与南方从升焰方窑发展为龙窑不一样，北方的瓷窑是从早期的升焰圆窑发展成馒头窑。火膛和窑室连成一体的圆窑发展到后期，将窑顶封闭，并在近窑底的后墙上开设排烟孔，后墙中砌竖烟道，排烟孔与竖烟道相通，就成了馒头窑。在馒头窑中，火焰先喷至窑顶，因窑顶上没有通路，必须倒回向窑底，再经坯体，只能从接近窑底的排烟孔经竖烟道而排出窑外。所以，当时的馒头窑是半倒焰窑，它靠竖烟道产生的抽力来控制空气进窑的流量，烧成温度高，可达1200～1300℃，因为没有烟囱，抽力不大，故升温慢，降温也慢，烧成时间长，适宜北方地区制瓷原料。
南北制瓷条件的上述差异，清楚表明制瓷工艺是可以传播交流，相互影响的，但必须结合本地资源和生产条件，才能移植成功，并促进技术有新的发展。
就在北方也烧出青瓷后不久，进而生产出白瓷。在河南安阳北齐武平六年（575）的范粹墓中首次发现了北朝的白瓷。这批白瓷的胎料经淘洗，比较细白，没用化妆土，釉层薄而呈乳白色，普遍泛青，釉层厚的地方呈青色更明显。可见白瓷是由青瓷发展而来。
白瓷的出现是我国陶瓷发展史上的又一里程碑。白瓷是各种彩绘瓷器的基础。过去有人认为白瓷与青瓷是两个独立发展的系统，其实不然。我国早期的瓷器基本上都是青瓷系统，因为所有制瓷原料中都含有一定量的铁离子。只是含铁量不同，经过不同气氛烧成，才呈现深浅不同的色调。在制瓷实践中，逐渐掌握了控制胎釉中的含铁量，分别生产出青瓷、黑瓷；克服了铁的呈色干扰，又生产出白瓷。
白瓷、青瓷的主要区别在于原料中含铁量的不同，认识这一点是长期实践的结晶。早在晋代，南方的个别地区曾因为原料含铁低，淘洗又较细而生产出白瓯和白盏。诸葛恢曾写过“诏赐恢白瓯二枚”、“天恩广州白盏”等语。因为除去铁质较费工，所以南方的白瓷生产发展很缓慢。在北方，制瓷原料中含铁量较低，相对来说加工也较方便，所以白瓷生产发展较快。早期的白瓷，其白度、硬度等还不能用现代白瓷的标准来衡量，特别是釉色中呈乳浊的淡青色。这种釉色泛青现象，隋代白瓷仍然常见，甚至到了唐代，有些白瓷的釉厚处依然带有青色。由此可见，由早期白瓷发展到成熟白瓷，中间又经历了相当长的过程。
造纸术的发明和革新
纸是中国古代科技的四大发明之一。当今造纸工艺的基本原理就是从中国古代造纸术发展而来的。从原料到成品的造纸过程中，最关键的工序是制浆。成浆的步骤实质上是一个化学处理过程，加上纸的漂白、染色和上胶等工艺，都涉及化学变化，因此历来把造纸当做化学工艺的一个部分。
早期的植物纤维纸
按传统的说法，纸主要是指以植物纤维为原料，经过加工处理而抄成的平滑的薄页，适于书写、印刷、包装之用。在没有发明纸之前，中国古代所用的记事材料主要有甲骨、简牍、缣帛等。
甲是乌龟壳，骨是牛羊等动物的肩胛骨。先民早在3500多年前的商代就用它们记下“卜辞”，即今称之为“甲骨文”。尽管甲骨文与现代的汉字差别很大，但它确是中国已知的最古老的文字。甲骨是现存的最早的记事材料。从1899年起，考古工作者陆续在河南安阳、山东济南、山西彬县等许多地方发掘出了16万多片的甲骨，对人们认识当时的社会和文化很有帮助。甲骨来源有限，刻字、携带、保管都不方便。人们也曾在青铜器内铸上铭文或在石头上刻上文字，同样由于难度较大而数量有限。
古代记事材料使用最多的是简牍。南方盛产竹子，故使用竹简、竹牍较多。北方多以柳树、杨树制作木简、木牍。1951年至1953年在湖南长沙近郊的战国时期墓葬中发现了竹简几十枚。1972年在山东临沂银雀山汉墓也发现了大量竹简，其内容是早已散佚的《孙膑兵法》。1972～1974年从湖南长沙马王堆汉墓里出土了竹简900多枚。1975年在湖北江陵西汉墓葬中也清理出竹简、竹牍、木牍多枚。尽管简牍十分笨重，写作、阅读也不便利，但由于它来源广，制作易，在商代开始用后，很快流行，成为春秋战国时期最常见的书写材料。
1974年从长沙马王堆三号汉墓中发现了大批帛书。可以想象缣帛也是当时的书写材料。尽管缣帛便于书写，但是其价格昂贵，汉代一匹缣（2.2汉尺×0.4汉尺）值六石（720汉斤）大米。所以缣帛只有少数王公贵族才能用于书写。人们必须寻找一种既便于书写又价格便宜的书写材料，纸正是在这种情况下应运而生的。
1933年考古学家黄文弼在新疆罗布淖尔古烽燧亭中发现了西汉古纸。此纸“麻质，白色，作方块薄片……质甚粗糙，不匀净，纸面尚存麻筋”，纸幅约为4厘米×10厘米。与之同时出土的还有黄龙元年（前49）的木简。
1957年在陕西西安市郊灞桥出土了古纸。该纸呈浅褐色，无字迹，纸幅较大者约为10厘米×10厘米，多裂成碎片。根据同时出土的文物断定它不晚于公元前118年，即应是西汉古纸。经过显微分析，其原料主要是大麻纤维，有少量苎麻，纤维短细匀整，显然经过切断，并有压溃凌和帚化现象，纤维分散交织，具有纸的典型结构。激光光谱分析表明该纸中钙离子数量远多于土壤，水或原料中的含钙量，说明它是经过化学处理和机械处理的，既非破布，也不是乱麻，而是纸。
1973年在甘肃居延肩水金关发现了不晚于公元前52年的西汉麻纸两块。其中一张纸色白净，一面平整，一面起毛。
1978年在陕西扶风中颜村出土了西汉宣帝（前73～前49年）的三张麻纸。该纸呈乳黄色，十分结实。
1979年在甘肃敦煌县马圈湾西汉烽燧遗址出土了五件8片西汉麻纸，考古断代在公元前1世纪至公元1世纪初年。其中年代较早的一张约有32厘米×20厘米，是迄今为止出土的西汉古纸最大的一张，呈黄色，较粗糙。
曾有人认为上述西汉古纸上无文字，只能做杂用，故尚不是书写材料。但是从1986年在甘肃天水放马滩出土的西汉纸质地图的碎片来看，西汉古纸可供写绘之用。该纸在一属于西汉文帝、景帝时期（前179～前141）的墓葬中出土，出土时呈黄色，后变浅褐色。纸质薄软，纸面平整光滑，残长5.6厘米，宽2.6厘米，其上用墨色绘有地图。该纸经鉴定为麻纸，是迄今所知年代最早的古纸。
1991年在甘肃汉代邮驿悬泉置遗址里发现了大量的西汉宣帝、元帝时期（前73～前33）的麻纸，其中还有四件墨写文字的纸。以上一系列的西汉古纸的出土，足以说明中国早在西汉已发明了造纸术。
成书于公元100年的许慎著的《说文解字》说：“纸，絮一箔也，从系氏声。”同时还说，“絮：敝帛系也”，“箔：澈絮箦也”，“澈：于水中击絮也”，“箦：床栈也”。综合上述字的释义，许慎认为纸是类似于丝絮在水中经击打而留在床席上的薄片。这可能是现存古文献中对纸的最早释义。东汉服虔《通俗文》说：“方絮曰纸。”《后汉书·蔡伦传》也说：“书契……其用缣帛者谓之纸。”上述的释义可以肯定地告诉人们，造纸术的发明与古代蚕丝的漂絮法有直接的联系。
早在商代以前，中国的先民已能植桑养蚕，缫丝织绢。对于次茧一般将其加工成丝绵：把次茧用水煮沸，脱除胶质，用手工把茧剥开，加以清洗，再浸没在水中的篾席上，用棒反复捶打，直到蚕衣被捣碎，蚕茧散开连成一片，丝绵即成。这种方法叫“漂絮法”，最早见于战国时代。《庄子·逍遥游》说：“宋人有善为不龟手之药者，世世以洴澼絖为事。”“洴”即“浮”意，“僻”为“漂”的意思，“澼”即絮的意思，这句话是说宋国人多以漂絮为业，能做防手龟裂的药。漂絮法以制丝绵为主要目的，但每次漂絮完毕，总有一些残絮遗留在篾席上，晾干后即可得一层残絮交织的薄片，这就是丝絮纸。既然丝织的缣帛可以书写，那么丝絮纸也可用于书写。但是残絮有限，产量不多，价钱也较贵，加上易于腐坏，不能长期存放，所以难以普及推广。
中国是世界上最早种植和利用麻类植物的国家之一，大麻盛产于黄河流域，苎麻多植于南方。麻纺首先一道工序就是沤麻，利用水中的微生物分解麻类韧片纤维中的胶质，从而达到脱胶的目的。《诗经·陈风》中写道，“东门之池，可以沤麻”，“东门之池，可以沤伫”。《诗经·周南》中也说：“葛之覃兮，施于中谷，维叶莫莫。是刈是，为缔为络，服之无敦。”“刈”是“割”的意思，“濩”是“煮”的意思，“绪”表示细布，“络”为粗布。可见当时已发展到运用煮制的方法来脱胶。据对长沙马王堆出土的西汉苎麻布的分析，当时已采用草木灰或石灰的水来煮沤麻类，以使其脱胶。
麻类植物的脱胶及稍后加工成较细麻丝的工艺，和制丝绵的漂絮法一样，都为造纸术的发明提供了技术上的借鉴。通过对古纸的分析，参考传统的手工造纸技术，古代造纸工艺应包括以下几个步骤：第一，将大麻、苎麻等原料洗净切碎；第二，将切碎的原料在石灰或草木灰的碱性水溶液中浸沤，以除去其中的果胶、色素及木素；第三，将已除去胶质的纤维在石臼中舂捣成浆；第四，反复清洗已捣碎成浆的纤维素，再制成棉絮状，用竹席或丝制网筛抄出一层纤维薄片，晒干或晾干后即成纸。以上造纸工序的技术基本上已包含在沤麻、漂絮的工艺之中，在屡见丝絮薄片和麻缕现象的启迪下，发明造纸术是可以想象的。
早期的造纸技术显然不会很完备，所造的纸的质量也不稳定，例如出土的灞桥纸结构就比较松散，其中还有没被切断的较长麻纤维。加上纸被人们认识要有个过程，造纸技术的推广更需要一个动因，产量有限的纸张很难取代简牍、缣帛等书写材料，有条件的王公贵族宁可用缣帛，也不会使用纸。所以在造纸术发明的初始阶段，即在西汉时期，甚至在东汉的很长一段时间里，书写的主要材料仍是简牍和缣帛。例如，1973～1974年在长沙马王堆西汉墓葬中先后发现了900多枚竹简和2万多字的帛书及5幅精美的彩绘帛画。这就是当时南方使用简牍和缣帛为书写材料的一个反映。改变这一状况，使纸成为主要的书写材料，要归功于蔡伦。
蔡伦和造纸术的改革发展
《后汉书·蔡伦传》记载：“蔡伦字敬仲，桂阳（今湖南耒阳）人也……永元九年（97），监作秘剑及诸器械，莫不精工坚密，为后世法。自古书契多编以竹简，其用缣帛谓之为‘纸’，缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意用树肤、麻头及敝布、渔网以为纸。元兴元年（105）奏上之。帝（汉和帝）善其能，自是莫不从用焉。故天下咸称‘蔡侯纸’。”据考《后汉书》这一记载是来自《东观汉纪》的“蔡伦传”，该传是汉桓帝元嘉元年（151）延笃等人根据汉桓帝的指示撰写的。蔡伦卒于汉安帝建光元年（121），时代相去不远，所以延笃等人的记载是可信的。
晋张华（232～300）的《博物志》亦云：“蔡伦始捣故渔网造纸。”董巴（3世纪人）的《舆服志》云：“东京有蔡侯纸，即伦也，用故麻，名麻纸，木皮名谷纸，用故渔网，名网纸也。”南朝刘宋的盛弘之在《荆州记》中写道：“伦始以渔网造纸，县人今犹多能作纸，盖伦之遗业也。”这些记载一再表明蔡伦其人其事是有充分根据的。
蔡伦在明帝永平十八年（75）入宫为太监，建初中为小黄门，汉和帝永元元年（89）升中常侍，永元九年（97）兼少府尚方令。东汉时少府下属的尚方相当于皇室的手工工场，专门制作御用器物。在蔡伦主持下，尚方制造了大量精美的御用器物。而使蔡伦名垂青史的是，在他任尚方令期间，总结了零散的民间造纸术，加以革新，利用尚方的有利条件，造出了一批质地良好的纸，于汉和帝永元十七年（105）献给了汉和帝刘肇，受到了表彰和重视，纸和造纸术从此为人们所推崇。汉安帝元初元年（114），蔡伦被封为“龙亭侯”，人们称尚方所造的纸为“蔡侯纸”。汉安帝建光元年（121），蔡伦因卷入宫廷斗争而被迫服毒自杀。根据以上的史料，蔡伦作为一个造纸专家，其贡献有：
第一，扩充了造纸用的原料。除大麻、苎麻外，还充分利用了其他废旧的麻制品——麻头、麻布、渔网等，特别是树皮。树皮的来源不亚于麻类。以树皮为原料的纸中又以楮皮纸为最重要，在东汉以后，楮皮纸是大量生产和使用的纸张品种之一。
第二，改进并发展了造纸技术。麻绳头、渔网、麻布等旧麻制品都需捣碎，颜色较深的还需脱色。树皮中木素、果胶等杂质含量远较大麻、苎麻高。所以在脱胶制浆中，对技艺的要求就较高，据分析当时可能采用灰水或灰水与石灰水混合液来制浆。因为石灰水中含有氢氧化钙，而灰水中含有较多碳酸钾。使用灰水或灰水与石灰水的混合液，碱性适中，既可成浆，又不破坏纤维素。蔡伦能够利用麻绳、麻布、渔网和树皮制造出质量较好的纸张，必定是在制浆工艺上做了重大改进，很可能是首先采用了碱液蒸煮制浆。
