趙匡胤於960年建立宋王朝，定都於汴京(今河南開封)，史稱北宋(公元960—1127年)。但此後北方又先後出現少數民族貴族與漢族地主階級建立的政權遼、金及西夏。北宋迫於金朝的進攻，又遷都於臨安(今浙江杭州)建立偏安朝廷，史稱南宋(公元1127—1279年)。北方的金朝衰落後，蒙古貴族建立的元朝(公元1271—1368年)滅南宋，統治全國百餘年。宋遼金元時期共持續409年，這是中國造紙術的成熟階段。這個歷史時期雖然社會屢經戰亂，但以火藥、造紙、指南針及印刷術這四大發明為帶動的中國科學技術在宋代則獲得高度發展，在一系列技術領域內完成了革新，而在自然科學方面也成就卓著。此時造紙原料較之隋唐五代又有新的開拓，竹紙和稻麥桿紙的發展標誌著造紙史中的新紀元。造紙區域、紙的品種及加工技術越來越向廣的方向發展。紙的用途在社會上再一度普及到各個方面。以大宗用紙的行業而言，如果說唐代紙大部分用於抄寫，則宋元紙大部分用於印刷，而且耗量之巨非唐代可比。與竹紙崛起的同時，大幅優質皮紙的湧現也是此時期不同於前代的特點。中國造紙術獲得全方位的發展，新技術不斷出現，紙的加工花樣翻新，為後世所稱道。由於造紙術的發達，這時還出現了有關紙的專門著作，也是前代所無。我們研究宋元造紙技術由於掌握傳世及出土大量紙本文物及豐富的文獻記錄，條件更為便當。
從造紙學原理看，由麻紙發展到皮紙是個技術進步，而由只用木本植物韌皮纖維造紙發展到用整個植物莖桿造紙又是個技術進步。竹紙就是用竹的整個莖幹經一系列複雜工序後造出的紙。竹紙在唐末開花，而在宋代大結碩果，它的製造開18—19世紀在歐洲興起的木漿造紙之先河，因為木漿造紙所用原料也是莖桿纖維。由竹紙發展到木漿造紙則是產業革命以後的又一技術進步，不過這一進步這次輪到在西方國家首開其端了。竹紙的真正發展是北宋以後的事，迄今我們所見最早的竹紙標本也是北宋後制出的。然在歐洲最早以竹造紙則始於1875年，據西方文獻記載，當時英國人勞特利奇(Thomas Routledge)寫了一本論造竹紙的小冊子，共40頁，均以竹紙印成。然與中國相比，又晚了近千年。中國長江流域及江南各省，甚至黃河流域的南部，都盛產各種竹材。據不完全統計，適於造紙的竹類多達50種，產量大、分布廣，以竹料造紙確是造紙史中一大發明。整個竹材纖維細胞含量占細胞總面積比的60%—70%，這就為造紙提供了豐富的纖維來源。而竹又野生於各地，廉價易得，在與其餘原料競爭中基本上處於一路領先的地位。然而也必須指出，每年在造出大量竹紙的同時，也意味著自然界竹林的銳減，而竹則是中國人非常喜愛的植物，在裝點祖國江山之美方面有頗大作用，北宋文豪蘇軾就說過：「寧可食無肉，不可居無竹。」造紙業一方面為文明發展提供了良好的書寫、印刷材料，另一方面又毀壞了自然資源，破壞了環境的生態平衡，最後也對文明本身構成威脅。最好的辦法是邊砍伐、邊植樹造林，接受唐代毀滅剡溪一帶大片藤林的歷史教訓。
蘇軾在《東坡志林》卷九云：「今人以竹為紙，亦古所無有也。」可見，竹紙在北宋人心目中還是新鮮事物。南宋人周密《癸辛雜識·前集》稱：「淳熙(公元1174—1189年)末，始用竹紙，高數寸，闊尺余者。」看來是小幅紙，但無論如何，兩宋時南方造的竹紙已引起一些文人的注意和喜愛。北宋學者蘇易簡《文房四譜·紙譜》說：「今江浙間有以嫩竹為紙，如作密書，無人敢拆發之，蓋隨手便裂，不復粘也。」此處所謂「江浙」不可像今天這樣理解為江蘇、浙江，而實指浙江一帶。這是說北宋初造的竹紙拉力不大，人一拆容易折裂，故作寫密信用。米芾曾說他年50歲時始以浙江竹紙寫字。後來浙江竹紙逐步名冠天下。南宋人陳槱〔you有〕《負暄野錄》卷下云：「今越之竹紙甲於他處」，又說「今吳人取越竹〔紙〕以梅天水淋，晾令干，反覆捶之使浮茸去盡，筋骨瑩澈，是謂舂膏，其色如蠟。若以佳墨作字，其光可鑒(可以照人)，故吳箋近出，而遂與蜀產抗衡。」竹紙至南宋時質量提高。南宋人施宿在嘉泰《會稽志》卷一下認為竹紙有五大優點：表面平滑，受墨性好，容易運筆，墨色不變，抗蛀性大。最後一個優點可能略有誇張，實際上竹紙抗蛀性最差，但沒有提到其主要優點是廉價易得。
嘉泰《會稽志》又寫到：「然今獨竹紙名天下，他方效之，莫能彷彿，遂淹藤紙矣。」又介紹竹紙中有姚黃箋、學士箋及邵公箋等名目，指宋人用以寫詩文的小幅竹紙，如蘇軾、王安石等所用者。米芾《越州竹紙詩》稱：「越筠(竹)萬杵如金版，安用杭油與池繭。」前句講浙江竹紙呈黃色，後句說可與有名的杭州由拳紙及池州楮皮紙相抗。米芾每日用數十張竹紙學書作詩。根據浙江地方志記載，會稽(今紹興)竹紙所用原料有茅竹、苦竹、淡竹等。北京故宮博物院藏米芾的《珊瑚帖》(26.5厘米×47厘米)以及王羲之《雨後帖》、王獻之《中秋帖》的宋代摹本都是竹紙，米芾所用之紙很可能就是宋代的會稽竹紙。《珊瑚帖》呈淺黃色，表面平滑，經砑光，像他所形容的那樣如金版，他還在紙上畫了個珊瑚。但這類紙上纖維束往往比皮紙為多。宋元時不只以竹紙寫字，還大量用於印書。宋元刻本以浙江杭州、福建建陽、四川成都、江西吉州等地為中心，分官刻、私刻及坊刻，而以國子監本最為精良。福建本流傳甚廣，幾乎多印以竹紙。我曾檢驗過北京圖書館藏南宋乾道七年(公元1171年)《史記集解索隱》、紹興十八年(公元1148年)《毗〔pi皮〕廬大藏》；至元六年(公元1269年)建陽刻本《事林廣記》、天曆三年(公元1330年)《王氏脈經》、至順三年(公元1332年)《唐律疏議》等書，都是竹紙本。而北宋明道二年(公元1033年)兵部尚書胡則出資印施的《大悲心陀羅尼經》則是傳世較早的精良竹紙印本，咸淳二年(公元1266年)磧砂藏本《波羅蜜經》也印以較好竹紙。
蘇易簡《文房四譜·紙譜》還提到「浙人以麥莖、稻桿為之者脆薄焉。以麥藁、油藤為之者尤佳」。可見10世紀時北宋已用麥莖、稻桿造紙。先前有人認為1521年最早記錄了中國造紙用稻草，其實在這500多年前稻草紙已見於記載。世界上以草本植物纖維造紙仍起源於中國，而歐洲只是1857—1860年才第一次用西班牙茅草造紙。此草野生於西班牙及北非，後來沒有推廣。而中國從10世紀起一直到今天仍以草本纖維造紙。但早期的草紙較脆薄，因為屬於短纖維原料，後來迷信用的「火紙」及衛生用紙、包裝紙多用這類紙。由於原料供應不足，晉唐時一度盛行的藤紙，至宋元逐漸退出歷史舞台，麻紙只在有限地區內生產，產量不再占統治地位，而讓位給竹紙及皮紙。這是宋元時造紙原料的一大演變。竹紙及皮紙成為占統治地位的紙種，這種趨勢一直持續到19世紀末的清代晚期。宋元書畫、刻本及公私文書中多用皮紙，其產量之大、質量之高均遠在隋唐五代之上。儘管畫家創作寫意或工筆設色時對畫面材料要求很高，但宋元皮紙完全滿足了一切要求。因而在美術史中出現的新趨勢，是畫家更多地喜歡並習慣用皮紙作畫，正如書法家用皮紙揮毫那樣。用皮紙作畫還有時產生出與用絹作畫不同的藝術效果，尤其潑墨山水及水墨寫生用皮紙最適於發揮畫家的表現手法。書畫史中著名的米芾《苕溪詩》、《淡墨秋山詩》以及蘇軾的《人來得書帖》都用砑光的楮皮紙，而《苕溪詩》用紙還塗布有白色礦物粉。蘇軾的《三馬圖贊》、黃公望(公元1269—1354年)的《溪山雨意圖》(29.5厘米×105.5厘米)用的都是桑皮紙。此外如李建中(公元945—1018年)《貴宅帖》、蘇軾《新歲未獲帖》、宋徽宗趙佶的《夏日詩》、法常(公元1176—1239年)的《水墨寫生圖》、宋人《百花圖》、郭詡《雪漁圖》以及元人李衎〔wu污〕《墨竹圖》、趙孟頫《從騎圖》、朱德潤《秀野軒圖》、張遜《雙鉤竹》等，都用皮紙，表面平滑、潔白，纖維交織勻細，都是上等紙。
宋元刻本書也多用皮紙。如北京圖書館藏北宋開寶藏經《佛說阿維越致遮經》(公元973年刻，公元1108年刊)用的就是高級桑皮紙，雙面塗蠟、染黃，即黃蠟箋。南宋中期世采堂刻《昌黎先生集》用細薄白色桑皮紙。南宋景定元年(公元1260年)江西吉州刻《文苑英華》，咸淳《臨安志》(約公元1270年)及元代茶陵刻本《夢溪筆談》則用楮皮紙。此外，杭州刻宋版《文選五臣注》，南宋杭州刻《漢官儀》、四川眉山刻本《國朝二百名賢文粹》，蒙古定宗三年(公元1248年)刻本《證類本草》，都是皮紙。有名的北宋司馬光《資治通鑒》手稿，北宋元豐元年(公元1078年)內府寫本《景祐乾象新書》，南宋淳熙十三年(公元1186年)內府寫本《洪範政