沈括的化学成就一是胆水炼铜，即湿法炼铜，利用化学置换反应的方式提炼金属。二是石油制墨，沈括是在世界上第一次提出了“石油”这一科学的命名。

沈括的天文成就一是改进仪器，取消了浑仪上不能正确显示月球公转轨迹的月道环，放大了窥管口径，这样更便于观测极星，既方便了使用，又提高了观测精度。二是改进古代测定时刻的漏壶，把曲筒铜漏管改做直颈玉嘴，把它的位置移到壶体下部，这样流水更加通畅，壶嘴也坚固耐用。三是制造了测日影的圭表，采用三个候影表来观测影差，以克服蒙气差对精度的影响，提高了北宋圭表测影的技术水平。四是天象观测发现了真太阳日有长有短，经现代科学测算，一年中真太阳日的极大值与极小值之差仅为51秒。五是详细观察了五星运行轨迹和陨石坠落时的情景，为测量北极星与北天极的真实距离设计了窥管，连续三月，每夜3次，得200余图，得出当时极星“离天极三度有余”的粗测结论。六是发现《大衍历》沿袭至宋已落后实际天象五十余刻，遂破格提拔卫朴改革旧历，新历法改动了闰月和朔日的设置，以补算岁日朔日。又进一步提出了《十二气历》，以代替阴阳合历。沈括发明的新历，参照节气定月；一年分为12个月，每年的第一天定为立春，这样既符合天体运行的实际，也有利于农业活动的安排。英国气象局用于统计农业气候的 《萧伯纳历》，比沈括的新历晚了900年。