在宋代文化史上，科學技術得以突飛猛進的發展，許多科學發明和創造不僅影響了中國文化發展的曆程，也對世界文明的進步和發展做出了貢獻，中國四大發明中的三大發明火藥即火器、活字印刷術、指南針就是這一時代的曆史產物。目前，科技史研究有新的進展，但無論如何，宋代是中國中古時期最輝煌階段，三大發明和宋代文化聯係在一起。
一、火藥與火藥武器
在宋代，火藥的配方已脫離了初始階段的硝石、硫黃和木炭，各種藥物成分的配比比較合理，並開始應用到軍事上。
到宋代軍事中，人們對火攻器械進行了大量的改造，出現了馮繼昇的火箭法，唐福獻的火球、火蒺藜，石普的火球、火箭等。火藥武器大量出現，推動了火藥的配方改進和專門的火藥研究，如北宋曾公亮、丁度等編著的《武經總要》中就有三個火藥配方。如毒藥煙球每個有5斤重，配方為硫黃15兩，煙硝30兩，木炭5兩，草烏頭5兩，巴豆2.5兩，瀝青2.5兩，還有少量的砒霜。火炮火藥配方：硫黃14兩，煙硝40兩，鬆脂14兩，以及定粉、黃丹、清油、竹茹、黃蠟、桐油等。從文獻記載看，宋代的火藥配方成分增多，與唐火藥相比，主要成分硝、硫、木炭，宋代火藥硝的成分增加到兩倍甚至三倍，已與後來黑火藥的硝的含量接近。同時在火藥中加入其他材料，以利於易燃、易爆、易毒等效果。所以火藥雖不是宋人發明，但宋人在製造和使用過程中得到了較大的改進。
宋人對火藥的改進隻是其成就的一部分，最主要的是將火藥應用到武器製造和發明上，推動了火藥的實用性，使火藥這一古老的技術得以發揮更大的作用。首先是火炮的出現。在宋代的文獻記載中出現了有關火炮的記載，當時的火炮形製不盡相同，有紙製、陶製和鐵製等。北宋末年，民族矛盾激化，金人不斷南下侵略，在宋金戰爭中，宋朝軍隊就發明使用了“霹靂炮”、“震天雷”等殺傷性較大的火炮。震天雷是鐵製火炮，威力很大，殺傷性很強，在《金史》中就曾這樣記載：“火藥發作，聲如雷震，熱力達半畝之上，人與牛皮皆碎迸無跡，甲鐵皆透。”到了南宋，不僅火炮大多為鐵製，且數量相當可觀，時人曾記載：“荊淮鐵火炮有十數萬隻。”[9]南宋末年，元軍攻南宋，馬塈守靜江，元軍圍城十餘日，城內糧盡，幾乎城不保，元軍迫使宋守軍投降，馬成旺部將婁鈐轄不為所動，在元軍攻城時，“婁乃令所部入擁一火炮然之，聲如雷霆，震城土皆崩，煙氣漲天外，兵多驚死者，火熄入視之，灰燼無遺矣”[10]。可見火藥威力之大以及出現了巨型火炮。這些火炮，不管是小型、中型或巨型，也不論是陶製、紙製、鐵製，不是用火藥放射的火炮，可能是以埋藏、放置的方式，也可能是引爆的炸藥包之類的火器。