刘徽之后，皮延宗（比刘徽约晚100年）继续研究了圆周率。随后，南朝的祖冲之（429～500）用刘徽的方法求得了一个有效数字精确到第7位的值（后来，直到1000年后，阿拉伯人阿尔·卡西（1427年写出《算术之钥匙》一书）和法国人维叶特（1540～1603）才求出了超过祖冲之的圆周率值）。祖冲之受到朝廷重视，参加了当时修订历法的工作，并向守旧的学者和官吏们解释日月星辰的运行并非神怪，而是有形可检、有数可推的自然现象。他计算出的回归年长度只和今天的值相差46秒。另外，对前人已算出的五星会合周期，他也计算得更精确了。这位大数学家也是一位机械专家，他重造了三国时马钧的指南车，制造过千里船和水碓。技术才能和数学才能在他身上完美地结合在一起。祖冲之生前著述甚多，其中《缀术》一书最负盛名。据说他的儿子祖日恒制造了第一个八尺铜表（水平仪），还作为一个数学家修订了父亲编制的大明历，并求出了球体积的计算公式。
刘徽和祖冲之父子的成就表明中国人的数学才能是卓越的。如果历史能够使下一代人在他们成就的基础上连续地研究，就会使数学进入崭新的领域，但古代社会常常不能保证这一点。
在数学方面还应提到北魏人张丘建所撰的《张丘建算经》、北周人甄鸾所撰的《五曹算经》和《五经算术》。这三部书都在算经十书之列。其中张丘建在他的著作中提到了前代的名著《孙子算经》。
战争戕残生命，滋养瘟疫，饥荒减灭人口，也阻止人口增长。在东汉末人口减至2000多万后，这个不安定的时代人口增加的幅度并不很大，而且经常是波动的。直至隋朝时的606年，才增到4600多万。权贵富门求寿，平民百姓求康，医生始终是生命的守护神。魏晋间的名医王叔和（暮年当过西晋的太医令）写成的《脉经》是中国现存最早的脉学专著，奠定了中医脉学诊断的理论基础。他的同时代人皇甫谧（215～282）是当时最有名的民间医学家。在他去世的两年前（280），晋的大将王濬（206～286）强大的水军船队沿长江而下吞灭了吴国。皇甫谧对晋以前的针灸学作了系统的总结，结合自己的从医体会写出了《黄帝三部针灸甲乙经》。这是中国最早的针灸学经典专著，对后世的针灸术产生了重大影响。
令人惊奇的是天文学在这个没有统一王朝支持的时代也有了重大的进步。东晋的天文学家虞喜（生卒年不详，享年76岁，于335～342年间著《安天论》）在330年比较当时的星辰出没时刻和古代记录时发现了岁差，并提出了一个稍大一些的岁差值。当然，他不可能从理论上正确解释这一现象。在他之后，南朝的何承天、祖冲之，隋代的刘焯，唐代的张遂，北宋的周琮、皇居卿等人在制定新历法时都对岁差常数做了更精确的研究（这当然都是量的精确化，而不是质的突破，因为他们都还没有了解地球和太阳的相对运动姿态和维持这种运动的原因，甚至没有认真注意和思考这个问题）。
北魏的天文学家们虽然没有什么重要的发现，但也做了认真的努力，他们用铁铸造了新的浑仪，并且在上面首次安上了水准仪。在胡族政权下共事的天文学家之间相互尊重，平等地讨论许多学术问题，很有民主和谐的气氛。
北齐时的民间天文学家张子信的发现则是惊人的。由于战乱的逼迫，他避到一个海岛上，离开社会，瞩目星空。他用浑仪对日月五星观测了30多年，发现太阳和五星的视运动不均匀。尽管张子信的测定和描述都是粗略的，但他的发现差不多埋下了一场天文学革命的种子（开普勒（1571～1630）的三大行星运动定律之一便是速度不均匀定律，这是通过研究他的合作者和师长第谷（1546～1601）的观测数据得出的。第谷甚至还不完全相信哥白尼（1473～1543）的太阳系结构。不过，张子信在东方天文学领域埋下的这颗种子当时是不会发芽的，因为在他和开普勒之间的时空距离相当遥远，这中间隔着爱琴海沿岸的希腊人喜帕卡斯（公元前190～前120）、托勒密和中欧平原上的波兰人哥白尼）。中国古代天文学家没有建立起一个宇宙几何模型，而实际上太阳系各个星球之间在结构方面却恰好符合一种美妙的几何关系。只有沿着这个思路，天文学思想革命的闪电才能使这个关系展现在人类眼前，而中国天文学和数学星座的天空很难产生出这样的闪电，这样就使东方天文学家的辛勤发现变成了孤独地飘在知识天域上的几朵灿烂云霞。
在地图地理学方面，三国后期在晋朝当过司空的裴秀（223～271）编了一本历史地图集。该图集称为《禹贡地理图》（共18篇，现已不存）。另外，裴秀还绘制了《方丈图》，图长宽各一丈，“以一分为十里，一寸为百里，从率数计里。备载各山都邑，王者可不下堂而知四方也”（《北堂书钞》）。尽管在裴秀去世时晋朝还没有把江南东吴归于自己的统治之下，但这位作为司空的地理学者，热心地搜集编绘了显一统的天下于方寸之中的图形。他还根据自己的测绘制图经验建立了绘制地图的六条原则，这是把数学比例和计算应用到测绘中去的绘图基本原则，它直至清代一直影响着中国传统的平面地图测绘工作。但是当西晋的一统山河四分五裂之后，再一次绘制这样全国性的地图便不可能了。这个时期北魏的郦道元（465或472～527），在研究过前代地理学典籍和做过大量地理考察后，写了一本内容丰富庞杂的地理学著作《水经注》。由于作者为北魏人，且当时南北分立，《水经注》描述的内容南略北详，但描述的地域范围远远超出了作者足迹所到之地，笔锋甚至大大越出了今日中国的疆界。南朝梁代的佚名学者则写了一部《地镜图》，作者显然读过《管子》和晋代张华（232～300）的著作《博物志》，并对找矿很关心。根据书中的说法，可以由山上草木的种类和各个季节的长势判断出山中是否埋藏着美玉、银、铅和铜等。
隋唐五代科技
多民族帝国的开放
与先前的汉帝国明显不同的是，崛起的唐帝国是一个具有多民族色彩的大帝国。
自三国两晋南北朝以来，中国北方民族中的五胡在入犯中原以来已和汉人融合在一起，为汉人添加了新的血缘成分。北方的汉人已不是原来的纯华夏人，不少新的汉姓实际上是接受了汉文化后的胡人汉化的新姓氏。唐太宗的母亲是一个具有西北少数民族血统的妇女，而他的妻子则是北魏时的鲜卑贵族拓跋氏的后裔。汉人和北方各少数民族的相互接近、了解和融合，使这个民族不再从心理上把自己和没有汉化的其他北方民族隔绝开来。由于北方的开发和疆域的扩展，人们也不再把长城视为边墙，汉人开始大批地迁移到塞外适宜农耕的地区去开发新的绿洲，并有不少人到西域去生活。大批西域和中亚人东来长安，西域各族人民的服饰、舞蹈在几十年内风靡了唐帝国的首都。这个民族已变成了一个外向的民族。
由于民族意识的扩大，在唐政权中集聚了一大批已汉化的胡族后裔和正在接近汉文化的突厥民族、西域民族和其他少数民族的上层精英，这反过来又加强了唐政权对少数民族的控制。唐帝国时从来没有修筑或修补过长城，唐朝将军李靖（571～649）、李籣（594～669）、苏定方（592～667）、薛仁贵（614～683）、高仙芝（？～755）、哥舒翰（？～757）、封常清（？～755）等率领的骑兵和步兵驰骋在长城以外的蒙古高原、辽东和朝鲜半岛、阿尔泰山甚至中亚，以及青海高原。在这些军队的行列里，从军官到士兵，除了汉族人，还有突厥人、西域人、高丽人……正如这个帝国的都城是一个各族人民的聚居地一样。
西藏的吐蕃王松赞干布在被唐军击败后得到了文成公主，他以娶汉家女为荣。唐和印度的交往日益频繁，日本的使节不时来到长安。唐都长安一时成为亚洲最重要的政治和贸易中心，在这里除了中国汉人和北方民族居住外，波斯人、阿拉伯人、印度人、朝鲜人、藏人以及日本人都加入了唐的经济和文化生活行列。
多民族共存的局面使整个社会的经济和文化生活变得更加多样化，社会风气也趋于接受异族的文化和习俗。而唐帝国初期的自信、强大和平等地容纳各族人民，又使她能够坦然地对待自己不相识的人民和他们的文化。中国人对印度的文化发生了更浓厚的兴趣，唐时的佛学大师玄奘（602～664）和义净（635～713）都不远万里到印度去从事几十年的游学，义净还同时在印度地区行医。他们回来都献身于写旅行记和翻译佛经的事业，其中玄奘还和窥基创立了佛教的法相唯识宗。喜马拉雅山南北的使者常来常往，太宗时的唐使王玄策（643～661年间多次出使印度）甚至在中天竺国发生政变和掠夺使节的情况下，借尼泊尔和吐蕃的军队把叛王阿那罗顺擒至长安。与此同时，唐人也把印度人创造的优美的佛像作为艺术和文化的象征雕塑在最显贵的地方。
唐时的中国人大量吸收了印度人和中亚人的文化、艺术，某些先进的技术，如玻璃器皿、阿拉伯的煤油和波斯锦，以及天文学、数学、医学知识和名贵药物。另外，在佛教之后，波斯的拜火教（琐罗亚斯特所创，东晋及十六国时开始传入中国）、大秦景教（叙利亚人聂斯脱利所创，基督教的一派，在长安流行150多年后，于781年立《大秦景教流行中国碑》）、波斯人摩尼所创的摩尼教（在中国流传时期更长）等都在唐时涌入了中国，同时，东方文化和科学技术方面的成果——陶瓷技术、丝绸纺织技术、炼丹术等，通过一时热闹起来的丝绸之路，传给了印度人、波斯人和阿拉伯人，通过当时正在向西方扩张着的阿拉伯世界，东方文化的珍品又展现到了欧洲的面前。在中国的东方，通过长安城的高丽留学生们和一批又一批的日本使者团，中国的文化和科学技术传到了朝鲜半岛和日本。当时，既然唐朝文化是一个具有世界性质的文化，那么，朝鲜人和日本人也在这里间接地学习了欧亚大陆的文化。
实际上自唐代初期，中国又实现了一次对外开放，这是比汉代更彻底的开放。在汉代，中国同西方主要通过使者、少量的商队和零星的船队接触。到唐代，人民的直接来往和大量的物资、文化交流开始了。这一开放的历史影响是深远的，因为通道一旦大开就不会再轻易闭上，阿拉伯文化和印度文化同中国文化的联系从此稳定地建立起来了，这为中华文明和科学技术的发展注入了外部营养，扩大了中国人的眼界，对后世产生了有益的历史文化影响。
科举制
科举制的产生是自三国两晋南北朝以来新兴的寒族中小地主和大的士族豪门在文化和政治领域内冲突的历史结果。隋朝已于587年实行了科举制，隋末的一场社会大变乱又一次严重摧毁了士族的势力。既然垄断官场高位的阶层一蹶不振，那么，在唐朝建立之后实行科举制便没有大的社会阻力了。
科举制之所以能成为取仕方法，还在于中国自秦汉统一以来，以儒学为主的政治伦理学被历代统治者无可非议地接受为治国安民的指导思想。既然有了明确和统一的政治指导思想，那么，就有了统一的政治文化标准，这样，用统一考试的方法就是最方便和有效的，而不存在太大的技术上的困难。察举制因为不能保证全国统一的取仕标准而被取代。尽管功臣和皇族依然在官僚体系中享有附属于皇权的某些特权，但官场的大路已向寒族和中小地主以及一般人民的子弟们开放了半边，而且采取了一种形式上平等的方式。在科举制面前，人的主观标准被书的客观标准取代了，而且私学、地方学校和朝廷学校的书生们都有形式上的平等机会。当然，功臣、才子、显贵子弟和得到皇帝信任的其他人也可以不经科举考试而被直接提拔为官，当然，在天下不太平的朝代更替的历史时期，例外情况就更多了。
科举制为富家子弟和寒门庶人子弟提供了进入统治集团的机会，这在某种程度上加强了社会各阶层在政治上的参与意识，从而把一大批想有所作为的人吸引到了统治阶级队伍中。尽管财产和某些爵位可以世袭，但大多数行政职务却是由通过科举道路进入官场的原先互不相属的人们所担任，这样也就避免了行政职务和财产的牢固结合，防止了地方豪强地主直接把持政权实行割据的情况，因而也有加强中央集权政治的良性效应。
另外，由于入仕者是在掌握儒家经典后才担任行政职务的，经过这样的熏陶和选择，那些思想激进的知识分子，对社会现实问题的兴趣超过了儒家典籍的知识分子，对其他思想流派潜心研究的学者，对儒家思想持怀疑和批判态度的人物等，进入政界的几率就大大降低了。在一个安定比进步更为重要的王朝里，这无疑对政权的巩固极为有利。王朝的统治者们之所以把社会安定看得比社会进步更重要，这是因为，第一，他们在这种安定下享受着种种特权；第二，中国周围的外部世界（在清朝之前）还没有出现足以使中国人感到有必要从根本上改变自己的生活方式和政治、经济制度的文明。
