魏晉南北朝，出現了一批傑出的科學家，如劉徽、祖沖之、裴頠，酈道元、馬鈞、陶弘景、賈思勰、杜預等。他們在數學、天文、曆法、地理、醫藥、農學和機械製造等方面作出了很大貢獻。他們在科技創造中，不僅大量使用度量衡技術，而且考證、改進度量衡量具和量制，促進了度量衡技術的進步。劉徽用他計算出的圓周率(3.14)測量和計算了魏斛和新莽銅斛。其後，西晉律歷學家荀勖，為考校律尺，又對新莽銅斛作了實測，與劉徽測算結果相符。過了大約一百六七十年，祖沖之用他求得的更精確的圓周率，根據新莽銅嘉量銘文記載的尺寸，又作了仔細的考證，指出了劉歆在設計嘉量時計算上的粗疏，重新給出了六位小數精確的直徑數據。直到北周武帝天和二年(公元567年)製造標準銅斗，其設計計算容積為「一千一百八寸五分七厘三毫九秒」；說明我國1400多年前對量器的設計已相當精確了。西晉醫學家裴頠〔wei偉〕，於元康年間(公元291—299年)，發現當時的權重比漢時已有增長，如沿用以往的處方去稱量藥物，則會危及人命，呼籲改革權量制。南朝藥物學家陶弘景，在他的著作《本草經集解》中說，過去散葯都用量器計量，但調葯有虛實輕重，故今人不復用此，宜改用秤稱量。這一時期，各個朝代都有經過考校後制定的樂律尺和天文尺。如南朝的宋氏尺，是太史令錢樂之改鑄東漢張衡渾天儀用的尺，長合今24.5厘米。這一尺度為齊、梁、陳三代沿襲並用來調樂律。到了北周，繼續用它調樂律和均田度地。直至開皇年間，儘管日常用尺已增長，仍用此度尺來調鐘律。此後，唐朝僧一行測子午線用尺、宋朝司天監景表尺、元朝郭守敬設計登封觀象台天文尺，以至明代的銅圭表尺，也都沿用此尺度；從而保證了1200年間天文測量數值的準確一致。
這期間技術科學有較大的發展，製造了許多農機具和兵器。如曹魏時的馬鈞，創造了提花織機和指南車、提水車等；諸葛亮用鐵作箭矢，矢長八寸，一弩連發十矢。晉人創造了記里鼓車，又有舂車木人，「行十里，成米一斛」，還有磨面車，「行十里，磨麥一斛。」祖沖之又改進了馬鈞的指南車，更造千里船，「日行百里」。所有這些創造和製作，都離不開度量衡技術。
《三國志·魏書》卷二記述了曹沖稱象的事迹：「時孫權曾致巨象，太祖(曹操)欲知其斤重，訪之群下，咸莫能出其理。沖曰：『置象大船之上，而刻其水痕所至，稱物以載之，則校可知矣。』太祖大悅，即施行焉。」從這則膾炙人口的故事裡，可知三國時已能利用浮力原理解決大稱量的技術問題了。