眾所周知，在上古時代，自然科學和技術是和宗教神學緊密結合在一起的，沒有自己獨立的位置。那時，管理文書事務的「史」和負責宗教事務的「巫」、「祝」、「卜」是知識的佔有者，當然也包括科技知識。例如，商代甲骨文本是商貴族占卜留下的記錄，但我們卻可以從中了解到當時科學技術的水平。當人們逐漸擺脫宗教神學束縛，開始重新認識自然界和人本身的時候，儘管科學技術知識在這一轉變的過程中起著重要的推動作用，但它仍沒有自己獨立的位置。在西方，科學和技術是自然哲學的一部分，而在我國，由於更重視社會倫理、統治思想的研究，因此，科學技術多見於相關的理論學說中。這一點在中國古代有深遠的影響。其表現是：即使在科學技術專著出現以後，我國的科技知識仍大量地保存於經史哲及其他文獻中。例如，我國古代關於技術的著作很少，像四大發明這樣對世界的發展有重大影響的技術成就，其最早記載都是在其他歷史文獻中。在我國古代的文化典籍中，有許多著作，科學技術內容占很大比重，而且往往不分學科摻雜在一起。這些著作也應算在科技著作之列。另外，還有一些著作的內容和理論對科技發展產生了巨大的影響，我們也應有所了解。
《詩經》和《尚書》是我國最早的文獻之一，裡面就有許多科技內容。《詩經》是我國最早的詩歌總集，收有西周至春秋時的民歌和一些商、周廟堂的樂章。其中許多詩篇有農業知識、動植物名稱、天文現象、地學知識的記載和描述。如「既溥既長，既景乃岡，相其陰陽，觀其流泉」(《大雅·公劉》)，指的是選擇陽光充足、水利條件好的土地進行耕種；「五月斯螽動股，六月莎雞振羽……」(《豳風·七月》)描述的是物候；「十月之交，朔日辛卯，日有食之」(《小雅·十月之交》)是世界最早的日食記錄；等等。這些內容反映了當時社會各個層面的科技知識水平。《尚書》是上古史書的彙編，其中地理專篇《禹貢》前面已作介紹，另外在《洛誥》中記載周公在洛邑選建城址並繪有地圖，是我國傳世文獻中記載最早的地圖；《堯典》中還有觀測四仲星的記載。特別是《洪範》中最早提出了五行思想，對我國古代的科學技術發展產生了極大的影響。
春秋戰國時期，社會變革，諸子興起，文化薈萃。在諸子著作中，有大量的科技內容。如《荀子》中提出了對動植物資源合理保護和利用的思想；《莊子》中討論了宇宙起源、時間有限無限、物種可變和生物鏈等問題，並對蓋天說提出了質疑；《屍子》中定義宇宙為「上下四方曰宇，往古來今曰宙」，並有了地球自轉的思想萌芽。《管子》在科技方面取得的成就更大，其中提出了「水者，萬物之本原」的思想，還提出了「精氣」化生萬物的思想，並在《地員》篇中對植物生態和土壤進行了深入的研究。諸子百家中，尤以墨家在科技領域的研究最深入，取得的成就最高。《墨經》是墨家子弟的理論經典，其中自然科學知識論述嚴密、立論準確，在數學、光學、力學等方面提出了一些基本概念和原理，是一部優秀的科技著作。除了諸子著作外，當時的其他文獻中也有很多科技內容。《易傳》是對《易經》最古的註解，在《繫辭》篇中提出了「太極」化生世界萬物的學說，指出萬物都處在日新月異的變化中，並將變化概括為陰陽兩種事物的對立統一關係；該篇中還對古人的發明創造作了總結，提出了「觀象制器」的科學觀，即觀察自然現象，進行模擬創造。《易傳》的科學思想對後世科技發展影響極為巨大。《周禮》是儒家的經典，彙集了自西周至戰國的政治制度，其中有一套完整系統的科技管理制度，包括官員的設置、職責、下級人員數量以及有關的政策法令。此後歷代相關的制度和政策都是在此基礎上發展起來的。另外，在這部書中，記載了天文曆法、氣象、地理、農學、醫學、生物、食品、冶金、紡織等方面的科技知識，如「眡祲掌十煇之法」，十煇所描繪的現象大部分是太陽周圍的雲氣或日暈。《呂氏春秋》是呂不韋召集門客編著的諸家學說集成，除了前面談到的四篇農學論文外，突出的地方是它以十二紀為首，敘述每月的物候和應當操作的事宜，是後世月令的前身。戰國末年，還出現了一部我國最早的訓詁著作——《爾雅》，其中釋蟲、釋魚、釋鳥、釋獸、釋畜五篇反映了先秦時代的動物分類系統，很接近現代動物學的分類；釋草和釋木下面又分細類，且相似的植物排在一起，其分類思想已有很高水平；釋地、釋山、釋丘、釋水四篇反映的地形分類知識也很豐富。以後歷代不少人對《爾雅》進行注釋，推動了古代科技知識，尤其是博物學的發展。
秦漢迄至隋唐，我國古代科學技術不斷豐富發展，綜合性的科技文獻也體現了這一特點。《淮南子》是西漢淮南王劉安及其門客所編，在《天文訓》中作者借用前人氣、陰陽、五行學說，描繪了一個宇宙創生的完整過程，《精神訓》中也有類似的描寫，可稱是中國古代最有系統的宇宙創生理論；《天文訓》中記載了懸土炭觀測濕度的方法和月亮每日運行平均度數，是秦漢科技發展的新成果。《太玄經》是漢代楊雄仿《周易》之作，在當時曆法和天文學的基礎上構造了一個包羅萬象的宇宙系統，該書創造性地發展了《周易》的符號系統，即將《周易》的陰(一)、陽(一)二元系統發展為奇(一)、偶(一)、和(一)三元系統，其排列方式從數學觀點看是三進位數列。東漢王充的《論衡》是科學史上的一部重要著作，在書中，他以科學知識為武器批判「天人感應」說和讖緯迷信，指出雲雨產生的自然機制，猜測雷電是由陰陽之氣相激而成，分析了潮汐與月亮盈虧的關係，等等。書中涉及的科學知識包括天文、物理、生物、醫學、冶金等領域，反映了當時科學發展的新水平。西晉崔豹的《古今注》是考釋古今名物的早期著作，記載了關於車輛、服飾、城市、音樂、鳥、獸、魚蟲、草木等方面的許多科技知識，如指南車、記鼓裡車、陽燧(凹面鏡)的製作材料等都是此書首次記錄。漢魏六朝時筆記小說式著作興起，對科技發明和創造以及科技知識的記載都具有重要意義。如晉代葛洪的《西京雜記》，記載了巧匠丁緩等人發明「常滿燈」、「被中香爐」的經過，書中對漢代宮殿和上林苑名果異木的記載是研究建築史和植物學史的重要史料；唐代段成式的《酉陽雜俎》記載了大量藥物和名醫佚事，以及珍禽異獸、草木蟲魚的知識，其中如烏賊放墨避敵、螺蛤共生等動物行為的細緻觀察，是生物學史的重要史料。唐代開始，編纂類書的活動風行，許多科技知識和文獻被收入相關的類別中，起到了保存科技文獻的作用，唐徐堅等人編的《初學記》是較好的類書，其中幾乎涉及了各個學科的科技內容，如在「天部」下收錄了大量關於漏刻的古代文獻，其中就有張衡《渾天儀圖注》的二級漏刻部分，又如唐初李泰的《括地誌》是一部500多卷的地理書，原書早已不存，其《序略》就保存在《初學記》中，等等。唐代以後，歷代幾乎都有類書出現，大型的就有宋代的《太平御覽》、清代的《古今圖書集成》，我們現在研究科學史，往往都要到這些類書中去尋找珍貴資料。
宋元時期是我國科技發展的高峰時期，在綜合性科技文獻中也有反映，具體表現是科技內容增多，且具有研究性質。《物類相感志》、《格物粗談》可以說是博物學著作，它們的共同特點是彙集了大量日常生活中的經驗知識編成，也大都以人事、天時、地理、草、木、花、蟲、衣服、藥品……等進行分類，特別是一些工藝技術在這類書中得到記載。這一時期筆記體著作科技內容更多，如蘇軾的《東坡志林》中關於科技的條目約佔1/5，涉及醫藥、地理、農業、水利、釀酒、飲食衛生、星占、煉丹服餌等等，其中關於四川卓筒井的開鑿方法和產鹽過程是最早最詳細的記載。在筆記體著作中，沈括的《夢溪筆談》是一部偉大的科技著作，全書共600餘條，其中有近200條是關於科學技術內容的，涉及的學科也十分廣泛，一些成就在當時世界上是處於領先地位的。宋代在科學思想上也有所發展，其中朱熹在《朱子語類》中提出的「格物致知」，繼承了傳統儒家博學多聞的優良傳統。這一思想在明代發展成親身實踐取得真知的科學觀，對科學技術的發展有深遠影響。
明中葉以後，隨著資本主義萌芽，部分知識分子開始轉向務實的學問。明末黃道周在《榕壇問業》中對朱熹的「格物窮理」又有發展，他的「格物」具有明顯的科學研究傾向。受這種「格致」思想影響的典型例子是明代曹昭的《新增格古要論》，該書主要是記述珍寶古玩、金石碑刻、漆器、奇木、異石等，屬博古之士的著作，但他在自序中強調他是在實物的基礎上，核實文獻資料而寫成，其中記載的金銀檢測方法是具有總結性的文獻。在這一時期的科學發展中，方以智是一個重要人物。方以智是我國早期啟蒙思想家之一，他在《通雅》和《物理小識》中，一方面把我國古代的科學知識作了一次綜合的記錄，一方面又吸收了當時西方的一些