宋夏金元时期，天文历法知识在甘肃地区得以充分认识，造纸与印刷术有所进步，金、银、铜、瓷、玉器制作技术与工艺水平较高。甘肃科学技术的发展是各民族文化相互渗透、相互融汇、交相发展的结果。
一、天文历法
天文历法是人类生产、生活实践中逐渐总结、创立，并服务于人类的科学。这一时期，天文历法知识也在甘肃得到应用。
距肃北蒙古族自治县城北20公里的五个庙，是敦煌石窟群之一。现存四个洞窟中，有三个窟经西夏重修，保存有西夏时期的壁画等重要资料。其中第1窟东壁的天象图是珍贵文物。这幅天象图正中绘手持金轮的炽盛光佛，上方两侧背衬绘黄道十二宫和二十八宿神像。黄道十二宫是在十二个小圆圈中分别绘出其神话动物的图形，包括双子宫、双鱼宫、摩羯宫、天平宫（天秤宫）、白羊宫、天蝎宫、宝瓶宫、狮子宫、人马宫、室女宫（双女宫）、金牛宫、巨蝎宫。二十八宿是以天人形象出现，站在祥云里。天象图的右侧绘有坛城图，左侧绘有观音像。在敦煌莫高窟第61窟甬道南壁，也有一幅大型的炽盛光佛陀罗尼经变。画面中央是炽盛光佛趺坐在牛车上，车辕两边和后边是五大行星神像——左边是土星神像（半裸体的婆罗门形象）、金星神像（头饰鸡）、火星神像（头饰驴），右边是水星神像（猿猴的形象）和木星神像（猪的形象）。炽盛光佛的上方还有二十八宿神像和黄道十二宫图画，分别绘在南北两壁上，还有护法神等。显然这是一幅天文图，与五个庙石窟中的西夏天文图非常接近。
中国古代天文学是采用赤道坐标来确定天体在天球上的位置，并将天球赤道附近的天上恒星组合分为二十八个天区，选择28个星官作为观察的标志，故有二十八宿之称。而古代巴比伦、印度、希腊等地的天文学家，则以黄道为坐标，为了表示太阳在黄道上的运行位置，他们将黄道附近的十二星座作为观察日月运行的宿站点，这就是黄道十二宫，每宫30°，各宫均以动物和他物来命名。黄道十二宫与我国的二十八宿有异曲同工之妙，但分属不同的两个天文学系统。后来两种天文学知识相互渗透、吸收。唐宋之际，中国开始兼用黄道十二宫观测天象，但十二种神兽的形象逐渐中国化。甘肃境内的这两幅天象图，反映了中西天文知识的并存，生活在这里的人民对黄道十二宫与二十八宿的知识有充分的认识，同时也证明西夏天文学有较高的水平。
西夏立国前，附属于宋朝，使用宋历，但元昊建国前夕，在历法上进行改革，曾“自为历日，行于国中”。《宋会要辑稿·备边》记载，宋绍圣三年（1096年、西夏天祐民安七年）十二月，宋枢密院言，闻西人最重年节与寒食，“兼以十二月为岁首，多是诸军监及首领聚会之时”，建议乘机袭击。由此可知，西夏自制历法始于元昊称帝之时。但西夏也大量使用宋朝颁赐的历法。1972年，甘肃武威张义乡出土一件西夏的汉文历日，残存七至十一月部分，据考定是西夏人庆二年（1145年）的历日，现收藏于甘肃省博物馆。这份历日上西夏十四节气的配置与我国传统的用法完全相符，因此可以断定是宋朝颁赐的历日。
西夏国内不仅通行宋历，并深受吐蕃天文学影响，藏历在西夏的影响也很大。武威出土的西夏文账单，其年就称为“天庆虎年”。西夏仁宗乾祐七年（1176年），在甘州所立的《黑水河桥敕碑》，碑阴的藏文部分纪年刻为“阳火猴年”，即称为“岁次丙申”的“乾祐七年”（1176年）。这种五行配十二生肖，另加阴、阳的纪年法在西夏也广泛流行。
二、造纸与印刷术
西夏造纸技术精湛。中央设有造纸院，专门掌管造纸。从黑水城出土的大量西夏文书和刊本看，西夏人多用自己所造的纸，且品种、质量多有不同，从厚而紧密、光滑的胶合纸，到薄而透明、类似现代的烟卷纸都有。纸张颜色多为灰色而深浅程度不等，从雾白色到近乎褐色皆有，也有少量纸张是涂鲜黄色的。其中薄而透明的纸为上等纸。甘肃武威发现的西夏医方即是用上等白麻纸书写，而著名的西夏惠宗天赐国庆年间的《瓜州审判案》文书的纸，就是西夏自造纸。据专家鉴定，该文书用纸原料是木本韧皮纤维，粗帘纹，纸较薄，透眼较多。《文海》释为“白净麻布、树皮等造纸也”。这均说明西夏人正是用麻、树皮等作为造纸原料的。
由于造纸业的发达也促进了印刷术的兴盛与书写工具的进步。唐朝初期，我国已发明雕版印刷术，至宋代初期，布衣毕昇发明活字印刷术，不仅促进了中原地区印刷业的发展，而且也传播到西夏地区。活字印刷术虽在《梦溪笔谈》中有所记载，但迄今未见宋代时期的汉文泥活字实物和泥活字版书籍。在甘肃出土的西夏活字版佛经与雕版印本文献，是活字印刷术的实证，充分说明河西地区印刷受中原地区的影响。
1987年5月，在甘肃武威亥母洞出土的《维摩诘所说经》印本，经折装，经名下有夏仁宗尊号：“奉天显道耀武宣文神谋睿智制义却邪惇睦懿恭”，说明这本活字版佛教的印刷年代不晚于13世纪初。其字数多达6000余字，每行文字极不整齐，偏左偏右，字距也不一致；文字背面透墨的浓淡不一；多数字生硬变形，笔画不直、不连贯，甚至中间有断折；笔画转角与交叉处多有崩坏、剥落；有的字边缘有流釉现象，印刷时，字体结墨成块，漫漶斑驳；边缘有粘纸拉毛现象；有气眼和皱泥现象；上下边栏线粗细不一，歪歪扭扭等。经学者研究，这是由于泥土入窑烧制过程中的变化造成的。这可能是全国乃至全世界最早的泥活字版书籍。
1988年以来，敦煌研究院考古所对莫高窟进行全面的考察清理，发现许多西夏文物、文献，其中有两种木活字版的西夏文佛经最为重要，即《地藏菩萨本愿经》与《诸密咒要语》。《地藏菩萨本愿经》，经折装，上下双栏，每面6行，每行16字。经名《地藏菩萨本愿经契》（残篇，系该经中卷），保存完好。是经刻印具有明显的活字版的特征，但在字、行、着墨等方面又比早期的泥活字版式较为工整、匀称，具有木活字版的特点，故断定为木活字版印经，也是世界上最早的木活字版书籍之一，是木活字版西夏文佛经中罕见的海内孤本。《诸密咒要语》，有十余页，有的是残片，蝴蝶装，四周双栏。一页两面中间的版口是白口，标有页码，用西夏文或汉文。每页7行，行15字，字体方正。这是一部关于藏传佛教密教修行仪轨的佛经，包括多种经咒要语。此经的刻印也具有明显的木活字的特点，文字清晰端正，版面舒展大方，是早期活字版印刷的精品。
1972年，在武威张义乡小西沟岘西夏修行洞出土的西夏文雕版印本文献，系麻纸，虽只有两页，但印制精细，文字工整，每行12字，每2字为一组，每行分为6组，组与组之间有一定的间隔。
如此众多的活字印刷品的出现，是河西地区印刷技术进步的有力证明。由于西夏以佛教为国教，于是佛教在全国得到传播与发展，河西走廊的凉、甘、瓜、沙诸州成为西夏佛教传播的中心地区。佛经的大量需求，促进了这一地区印刷术的进步。
三、金、银、铜、瓷、玉器制作
（一）金、银、铜器制作
1987年，在武威署东巷出土了金碗一件，金盏二件，长柄金撮一件，金链二件，银锭二十余件。武威汽修厂出土银手镯二件，银饰一件，铜壶一把。
金碗，系侈口直腹平底（稍内凸），高9.5厘米，口径9.2厘米，底径5.2厘米，重150克。口沿内部錾刻一圈折枝牡丹纹，上下各有一圈弦纹。碗底外部正中也錾刻一幅圆形丰满的折枝牡丹纹，外有弦纹两圈。器形端庄大方，纹饰精细美观，加工工艺水平高。金盏，高4.5厘米，口径9厘米，底径3厘米，分别重22克、150克，也錾刻折枝牡丹纹，精美罕见。长柄金撮，长37厘米，重95克，一端为一小勺状，是极为罕见的珍贵器物。金链，长10厘米，用拉细的金线制成，两端拧成弹簧状，中间是两个金环相套接，弹簧与环之间都串接有不同颜色的绿松石珠，色彩鲜艳，类似弹簧部分，金线精细均匀，拧旋规整紧密，工艺精细，很是美观。铜壶，长直颈、宽沿大口，单耳、方流、腹部上鼓凸、下内收，圈足较小。这种铜壶，口、腹、足为圆形，口沿、流和流与颈、腹交接处却棱角分明，方圆结合，造型奇特。
这些出土器物充分证明，西夏时期，河西地区的金、银、铜器制作技术与工艺达到较高水平，是多民族文化融合的产物。
甘肃出土的其他金属文物也很多，主要有铁铧、铁叉、铁杵臼，银手镯，铜壶、铜镜、铜塔范、铜佛像、铜牙具、铜饰件等。
甘肃发现的元代金属火炮与萨班铜铁像均有较高的价值。萨班铜铁像，高122厘米，肩宽60厘米，头用铜铸，身是铁铸，结跏趺坐在代表坛台的方板上。这尊造像虽是金属铸成，但造型生动，脸上肌肉润泽，质感强，光彩照人。铁质身躯坚挺庄严，衣纹线条流畅，是元代藏传佛教造像的优秀作品之一，显示了元朝铜像制作较高的技艺水平。
1980年5月，武威市针织厂挖出一个古代窑藏，出土铜炮一门及铁弹丸、火药、瓷器、瓷片数件。铜炮长100厘米，底径23厘米，口径17厘米，重108.5公斤。从造型和铸造技术来看，其前膛、药室、尾銎三部分上面均没有加箍，没有铭文，双耳轴，铸造粗糙，口沿薄，具有元代早期铳的特征，因此学者认为这门铜炮是元代前期的产物。
（二）瓷器、玉器制作
瓷器、玉器是人们日常生活中不可缺少的物品，也是对外贸易的重要商品。甘肃境内出土宋至元时期的瓷器，既是中原传统瓷器制作工艺的承袭，也具有地方特色与民族风格。
1.西夏玉器、瓷器
河西走廊自古以来就是中西交通的重要通道，新疆的玉料如青玉、白玉、青白玉、墨玉、黄玉、糖玉及以后的昆仑玉，都是途经河西运送到内地。这必然会对河西地区玉料的开采及玉器的制作，产生一种传统及潜在的影响。河西地区也盛产玉料，历代都有玉制品的生产。酒泉夜光杯历史悠久。据汉代东方朔《海内十洲记》载：夜光常满杯是“白玉之精，光明夜照，冥夕出杯于中庭，以向天比明，而水汁已满于杯中也。汁甘而香美，斯实灵人之器”。唐朝著名诗人王翰在《凉州词》中的赞誉：“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”更使夜光杯闻名遐迩，驰名中外。夜光杯采用质地优良、花纹美观的祁连老山玉、新山玉和黑水河流玉等玉石精工雕琢而成。肃州城东南30里红水河“产美玉，名噶巴石”，色彩绚丽，有菜色、白色、深碧、浅绿，皆可琢器，工匠“取山丹回回沙磨之”，晶莹剔透。宋景德元年（1004年）四月，沙州曹宗寿遣使贡良玉名马。宋皇祐二年（1050年），“沙州符骨笃末似婆温等来贡玉”。在今祁连山鹰膀沟，至今还保留下来一个西夏时期采玉的洞口，那里出产一种“老山玉”，是制作夜光杯的上好材料。
西夏瓷器的风格与技术深受中原磁州窑系与定窑系的影响，但也有自身的地方与民族特色，剔刻花瓷扁壶就是其中的精品。这种扁壶小口斜唇短颈，腹两边呈扁圆形，略微外鼓，中间还有一个圈足，两侧有两耳或四系，这是为适宜党项等游牧民族迁徙流动的需要而创新的。它仿效游牧民族的皮囊，把鼓腹改为扁腹，可以背在身上骑马，或挂在马上、车上行走，既减少体积，又稳当，扁腹上加圈足就是为了在迁徙途中或到居地后，能平稳地放在地上。在前后腹结合处，即壶身四周附加堆纹一圈，既可起装饰作用，使它像皮囊缝合的纹饰，又起加固瓷壶的作用。西夏人创造的这种瓷扁壶合理、实用，装饰大方美观，是中国瓷器中的珍品。武威塔儿湾出土的酱釉剔刻花四系瓷罐、彩绘天鹅纹瓷瓮、荷叶口酱釉瓷尊等，均为国内外罕见的珍品。另外还有乐器牛头埙、秃发人像、骆驼、法轮、金刚杵、佛花和某些白釉贴面、瓦件等，也均为他处罕见。
甘肃出土的西夏瓷器，其特征：一是瓷胎氧化充分，细密坚固，白中闪黄。二是釉色多样，有黑、白、青、紫、褐、姜黄、茶叶末等色彩，以黑、白釉居多，还有复合釉。釉料的淘洗较细，提高了透明度。三是装饰技法多样，主要采用剔刻花，还采用点彩、印花、镂空等技法。四是装饰题材丰富，有象征富贵的牡丹花，佛教的象征物莲花，还有梅花、葵花、葫芦、婴戏、鹿衔花、骆驼、马、鱼、凤、兽面、卷花，近似扇形的水波纹、弦纹、菱纹、梯形、方格纹等。
2.宋、金朝代瓷器
唐朝时，在今甘肃天水地区曾有秦州窑，瓷器生产延至五代、北宋。20世纪末，在甘肃甘谷盘安刘家墩出土一件北宋蛋青釉荷叶型蓝宝石矿料青花八卦太极云洗（亦称碗）。该器物口径23厘米，坐底径8厘米，高6厘米。内画阴阳太极八卦如意吉祥云纹图。三层图景，寓意天、地、人协调统一，八卦图像完整。釉色历经千年仍十分玉润铮亮，完美无缺，底口泥胎，胎质黄褐色泛红，十分精美。女真蒙古入主中原后，秦州窑受到冲击与摧残，致使衰闭。目前尚未发现金元以后秦窑器物。
金代瓷器业是在辽、北宋原有的基础上进一步的发展。金统治时期，作为金朝辖区的甘肃地区出土诸多金代耀州、磁州窑瓷器。
在甘肃出土的陕西耀州窑瓷器主要有以下几种：
白釉黑花瓶，小口外翻，短颈，丰肩，肩膀以下渐内收，圈足。高31厘米，外口径3厘米，底径7.9厘米。胎呈灰白色，施化妆土，釉色白中微泛黄，瓶内不施釉。器身用黑彩满绘纹饰。腹部上下用两束花草围成近似开光的图案，内绘一条硕大的鱼，双鱼纹之间杂以花卉纹，腹下部绘花卉纹四朵。此瓶纹饰清新活泼，线条流畅，具有浓厚的民间风格，是一幅“鱼肥水美”的乡间图。
黑釉五星碗，胎呈灰红色，口径13.2厘米，高3.9厘米，足径5.3厘米。黑釉、敞口，浅腹，腹内有黑色三角形大白斑纹。各角尖部及底中各有六个小黑釉相同斑纹组成的黑纹。
黑釉浅腹敞口小盘，口径13.8厘米，高3.5厘米，足径5.4厘米，黑釉、敞口，浅腹，内腹有白色六角形大斑，斑为尖角，内各有一不规则黑釉斑，底部有一组四个不规则黑釉斑组成花纹，中间一个斑特小，外腹六角形大斑全部无釉。
磁州窑虎形枕，枕作卧虎状，瓷质，高10.7厘米，长37厘米，宽14.8厘米。枕面白地，呈腰圆状，四周黑线勾边，中间双黑线菱形柜内绘黑色花草纹。胎呈灰色，敷化妆土，虎身施黄釉，毛发斑纹以黑色绘成，耳、眉、眼以白釉为点缀。双鼻镂空，枕底露胎。此枕造型生动，线条流畅，色调对比鲜明，具有浓郁的民族风格，是反映女真人生活的重要实物。
3.元朝瓷器
甘肃有许多地方出土、收藏有元代瓷器。如甘肃庄浪县出土的黑褐色釉刻花瓷罐，梅花点纹瓷碗，红褐色釉鸡腿瓶、马腿瓶，黄、酱、黑、褐色釉敛口碗，黑白釉相间梅花点纹碗，白釉黑彩罐，四系酱釉扁壶，黑釉刻花瓷坛等。甘肃环县仙城遗址一次出土有27件青花淡黄釉瓷器，大多比较粗糙，是元代衰退时期的地方民窑产品，但其中的白底青花瓷坛造型与花纹较好。西和县出土的黑釉瓷蒺藜，把陶瓷用作武器，存世的很少。
甘肃还有很多元代陶瓷器精品。甘肃省博物馆收藏的龙泉窑青釉刻花莲瓣纹碗、龙泉窑青瓷匜，有题字的白釉褐花瓷瓶，刻字黑釉瓶；宁县博物馆收藏的单耳青瓷杯；平凉博物馆收藏的白釉黑彩花鸟纹瓷罐、三彩葫芦瓶；庆阳博物馆收藏的黑釉剔花梅瓶；临洮的青花花鸟玉壶春瓶、青花凤鸟纹匜；漳县的单耳青瓷杯等。
汪世显家族墓葬群出土的元代瓷器、玻璃器皿，均为珍品。主要有景德镇窑釉里红高足瓷杯，高9厘米，杯侈口折唇弧壁，圆正端庄，高足上小下大，挺拔稳重，杯身外壁红色，内壁和高足青白色，色彩虽然简单，但对比强烈，鲜艳夺目。釉里红是元代景德镇瓷窑工匠发明的新釉色，它是用铜红料在瓷胎上上色或绘画，然后罩上透明釉，用高温烧制。这件景德镇釉里红高足瓷杯为早期标本，甚为珍贵。还有耀州窑白地黑花瓷坛，高36.1厘米，圆唇、丰肩、深腹、圈足，肩膀上端两侧饰一对小系，使整个器型在高大浑圆中点缀着小巧玲珑。肩膀和上腹白底黑花，构图饱满，线条流畅。窑址在陕西铜川黄堡镇的耀州窑，是我国北方唐宋时期著名的民窑之一，原来主要烧制青瓷，金、元时期增烧白地黑花高档瓷，这件瓷坛是其中的精品。
甘肃漳县元墓出土的耀州窑青釉瓷匜，口径14厘米。匜为古代盥器，盛水洗手用。瓷匜流行于元代，宋金少见，这件耀州窑青釉瓷匜是研究元代人生活的重要实物资料。
