在北宋那个崇文读经、吟诗填词的主流时代，理科被视为末学，甚至被讥为旁门左道。在这样的背景下，沈括（1031—1095）却是个文化、科技通人，一生从事的研究领域极为宏阔。《宋史》评价他说：“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著。”
沈括在官场的蹭蹬和学术上的成就， 几乎都可以从他的性格中找到解释。他这人好学，喜欢研究各种新奇东西，干活儿好动脑子，所以，在做主管治河、天文工作的技术官员时，在做依靠地理学知识的外交谈判使节时，也能不辱使命。但他缺少杀伐决断的实际军政才能，所以在做边境军政“一把手”时难免失败。在政治活动中，他的人格缺陷很明显，他与王安石本是世交，沈括父亲的墓志铭就是王安石写的，在王安石当政时，沈括曾是他变法的支持者。但在王安石第一次下野后，沈括又曾上书反对过王安石的一些法令，导致王安石复出后，骂沈括是“小人”。这样，沈括成了在新旧两派都讨不到好处的人物。他和苏轼的关系也不好，很可能是出自某种“文人相轻”的心态，也许他认为苏轼所擅长的诗词文赋、书法文墨之类的东西算不上什么，总之，不知出于什么动机，他参与到了迫害苏轼的“乌台诗案”中，罗织罪名、攻击苏轼，这又令后世一大批苏轼的拥趸，对沈括的政治人品大加挞伐。
但他最大的长处是好学，而且没有任何知识视野上的偏狭，他不像当时主流士大夫那样，轻视在社会底层工作的工匠、水手，所以，记录下了布衣毕升发明的活字印刷术和水手们航海用的指南针，中国“四大发明”中的两大发明是靠沈括的记录而扬名于世的。对于延安老百姓使用的石油，他不仅记录，而且还亲自动手做实验，用石油制做墨锭。从这方面来，他至少是位实验科学家。与苏轼、朱熹这些大文人不同，他对于数学有着出奇的兴趣，所以在数学上做出了杰出的贡献。平心而论，论治学的渊博程度以及对人民实际物质生活的贡献来讲，沈括比苏轼、朱熹之辈强多了，但他在中国文化史上的名气却没有这两位大，只能说明古代中国是多么缺少科学的传统。
绍圣元年（1094年），65岁的沈括竟真的追随亡妻而去。临死前，沈括交代长子沈博毅及次子沈清直将他的遗体归葬在故乡浙江杭州钱塘的龙居里。
沈括作为官吏是失败的，为人也是失败的，但作为科学家却是成功的，也正因这种成功，使我们对这位有着瑕疵的古代科学家仍然怀有一种崇敬之情。
英国科学史家李约瑟评价沈括“中国科学史上的坐标”和“中国科技史上的的里程碑”。
沈括，字存中，生于浙江钱塘（今浙江杭州市）一官僚家庭。他的父亲沈周（字望之）曾在泉州、开封、江宁做过地方官，祖父曾任大理寺丞，外公许仲容曾任太子洗马，舅舅许洞是咸平三年（1000年）进士。母亲许氏，是一个有文化教养的妇女。沈括生于宋仁宗天圣九年（公元1031年），他自幼勤奋好读，在母亲的指导下，十四岁就读完了家中的藏书。后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州（今镇江）、四川简州（今简阳）和京城开封等地，有机会接触社会，对当时人民的生活和生产情况有所了解，增长了不少见闻，也显示出了超人的才智，十八岁至南京，对医药产生兴趣。
皇祐三年（1051年）沈周去世，至和元年（1054年），沈括以父荫入仕，任海州沭阳县（今属江苏）主簿，修筑渠堰，开发农田，颇有政绩。
嘉祐六年（1061年），任安徽宁国县令，倡导并发起了修筑芜湖地区万春圩的工程，并撰写了《圩田五说》、《万春圩图记》。
嘉祐八年（1063年），三十三岁考中进士，被任命做扬州司理参军，掌管刑讼审讯。治平三年（1066年），被推荐到京师昭文馆编校书籍。在这里他开始研究天文历算。
熙宁二年（公元1069年），王安石被任命为宰相，开始进行大规模的变法运动。沈括积极参预变法运动，受到王安石的信任和器重，担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。
熙宁五年（公元1072年），兼任提举司天监，职掌观测天象，推算历书。接着，沈括又担任了史馆检讨。
熙宁六年（公元1073年）做集贤院校理。因职务上的便利条件，他有机会读到了更多的皇家藏书，充实了自己的学识。在此期间，撰写了《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》、《修城法式条约》、《营阵法》。还多次出使，视察了很多地方。
熙宁八年（1075年）以翰林侍读学士的身分，出使契丹交涉划界事宜，获成而还。他在出使途中绘记了辽国山川险阻及风俗人情，成《使虏图抄》，上于朝廷。
熙宁九年（1076年）任翰林学士，权三司使。王安石变法失败，沈括因为受到牵连以及诗案败露等原因，照例出知宣州（今安徽省宣城一带）。
熙宁十年（1077年），沈括出任宣州知州（今安徽宣城）。
元丰二年（1079年），爆发乌台诗案，因政治立场不同，曾出面指责苏轼。
元丰三年（1080年），为抵御西夏，改知延州（今陕西省延安一带），兼任鄜延路经略安抚使。
元丰五年（公元1082年），升龙图阁直学士。但是不久又因为与给事中徐禧、鄜延道总管种谔、鄜延道副总管曲珍等人贪功冒进，不听随行内侍李舜举劝告，在死地筑城，酿成永乐城惨败，损失军人2万，民夫无算，高永亨、李舜举等都壮烈牺牲。此战是北宋历史上较大的惨败之一，并使得平夏城大捷以后良好的统一形势被葬送。此事沈括虽非首罪，但他毕竟负有领导责任，加之在战役中救援不力，因此被贬为均州（今湖北省均县）团练副使，随州安置，从此形同流放，政治生命宣告完结。
元祐二年(1087年)，他完成了在熙宁九年即已奉命编绘的“天下郡县图”，定名为《守令图》，被特许亲自到汴京进呈。
元祐三年，沈括移居到润州（今江苏镇江市东面），将他以前购置的园地，加以经营，名为“梦溪园”，在此隐居，八年后即宋哲宗绍圣二年（公元1095年）去世。他一生著作多达几十种，但保存的，除《梦溪笔谈》外，仅有综合性文集《长兴集》和医药著作《良方》等少数几部了。《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标，是沈括一生社会和科学活动的总结，内容极为丰富，包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、考古、音乐、艺术等共600余条。其中200来条属于科学技术方面，记载了他的许多发明、发现。
早年经历
宋仁宗天圣九年（1031年），沈括出生于浙江钱塘（今杭州市）沈氏家族，祖父沈曾庆曾任大理寺丞，父亲沈周、伯父沈同均为进士。沈括自幼勤奋好学，十四岁就读完了家里的藏书，并随父亲宦游州县，到过泉州、润州、简州和汴京等地，接触社会，增长见识，表现出对大自然的强烈兴趣和敏锐观察力。
沈括自幼体弱，加上读书十分用功，经常需要服食中药调理。钱塘沈氏在医药学颇有建树，有家传药学书籍《博济方》，受家庭影响，沈括也从搜集医方开始钻研医学。
皇祐二年（1050年），沈周知明州（宁波），沈括借居苏州母舅家，从舅舅许洞的著作与藏书中得益甚多，开始对军事产生强烈的兴趣。
步入仕途
皇祐三年（1051年），父亲沈周去世；至和元年（1054年），沈括以父荫入仕，任海州沭阳县主簿，遂治理沭水，开发农田，颇有政绩。工程结束后，沈括辞去职务，来到哥哥沈披在任的宁国县，准备科举考试。嘉祐六年（1061年），沈披主持芜湖万春圩工程，沈括有治水经验，遂献计献策并作了详细记录。
嘉祐八年（1063年），沈括进士及第，因排名在前六名之外，按制守选。次年，沈括守选期满，授扬州司理参军，负责一州刑狱。
治平二年（1065年），经淮南路转运使张蒭推荐，沈括被调入京师，编校昭文馆书籍，参与详订浑天仪，并在闲暇研究天文历法之学。熙宁元年（1068年），沈括升任馆阁校勘，有机会接触皇家藏书，进一步充实自己的学识。八月，母亲病逝，沈括辞官护送灵柩回钱塘。
参与变法
熙宁四年（1071年），沈括守丧期满，进京述职，得到神宗和王安石的器重，被任为检正中书刑房公事。
熙宁五年（1072年），沈括奉命主持汴河疏浚工程，七月，加官史馆检讨。按照惯例，皇帝每三年要到圜丘祭祀天地，吏员常借此修建园林、谋取私利。沈括便考察南郊大礼的历史沿革，撰成《南郊式》 ，被任命掌管郊祀事务。沈括按照新礼仪办事，所省费用数以万计，神宗十分满意。
八月，淮南饥荒，沈括受命巡察，发放常平仓钱粮，疏通河渠，修治荒田，取得明显成效，升任集贤校理，巡察两浙农田水利。两浙水利工程规模浩大，沈括建议出钱雇用饥民兴建水利，得到神宗的赞同。九月，沈括升任太子中允、提举司天监。当时的日官都是些庸碌之人，对天文几乎全然不知。沈括遂改革机构，改进仪器，召请卫朴修造新历法，并向全国征集观测天象的书籍。
十一月，朝廷登记民间车辆，市易司打算填封私井以阻止四川私贩井盐，民议纷纷。沈括进言：民间都是太平车，不利于机动作战；小盐井很多，填封私井势必要加强警戒，得不偿失。神宗赞同，次日诏停此二事，擢升沈括为知制诰、兼管通进、银台司。
熙宁七年（1074年）八月，沈括调任河北西路察访使，提举河北西路义勇、保甲公事。河北西路地处北疆，沈括上任后，将工作重点放在改革军政和巩固国防上。次年二月返京后，沈括上疏，提出三十一条整改意见，多数都被神宗肯定与采纳。九月，沈括兼任判军器监，负责兵器的铸造与储备。沈括对弓有很深的研究，提出“弓有六善”的观点，并建议大批制造“神臂弓”。到次年五月，军器监上报朝廷时，兵器产量提高了十几倍。
熙宁八年（1075年）二月，沈括奉命修订“九军战法”，分九军为九营，各自为阵，背背相承，面面相向，灵活多变，名之为“边州阵法”。九月，编撰城垒、军营等建筑的营造法式。
出使辽国
熙宁八年（1075年）三月，宋辽边界冲突，辽要求以黄嵬山为分界线，宋廷不同意。辽使萧禧到汴京，指责宋廷谈判不诚，拖而不决，留在馆舍不肯离去。沈括就到枢密院查阅以前的档案文件，发现宋辽过去商定的协议是以古长城为界，而黄嵬山在古长城以南，相距有三十里之遥，遂上表呈报朝廷。神宗赏赐沈括白金一千两，让他以回谢使的身份出使辽国。
四月中旬，沈括从汴京出发时，预先找出相关书信档案数十件，让幕僚和吏员背熟。契丹宰相杨益戒每有问题提出，沈括就让手下吏员列举档案条文作答。谈判先后进行六次，杨益戒无言可对，就威胁说，以数里之地、绝两国之好，不利于和平。沈括以国之道义、民之根本为理由，申明寸土不让。在沈括一行力争下，辽廷最终有所退让，紧张的宋辽关系得以暂时缓解。
七月，沈括起程回国，据沿途地理形势、风俗民情画撰为《使契丹图抄》，献给朝廷。因出使有功，沈括被提拔为淮南、两浙灾伤州军体量安抚使；十月，权发遣三司使。次年十月，拜为翰林学士、权三司使。
弹劾被贬
熙宁九年（1076年）十月，王安石罢相，吴充继任同中书门下平章事。沈括到丞相府汇报政务，吴充问及免役法，沈括建议减免穷人的役钱，吴充赞同并上疏汇报给神宗。十一月，沈括再次上书要求减免下户役钱，并建议朝廷将旧有的差役法和现行的免役法有机结合起来，实行“差雇并行”。沈括的这个观点是在王安石罢相后才提出的，对免役法的态度前后出现了微妙的变化，这就给反对他的人提供了口实。
熙宁十年（1077年），侍御史蔡确以依附大臣（吴充）、越权言事（免役法归司农寺负责）、前后态度不一等理由弹劾沈括。七月，沈括被罢去三司使、翰林学士，贬为起居舍人、集贤院学士、知宣州。
元丰元年（1078年），神宗打算起用沈括为知制诰、知潭州，蔡确再次上书，指责沈括“反复无常、附会大臣，被贬不足一年，不宜擢升”，诏命被撤回。元丰二年（1079年）七月，沈括复职龙图阁待制、知审官院。
戍守西夏
元丰三年（1080年），沈括改知延州，兼任鄜延路经略安抚使，抵御西夏。到了延州，沈括以朝廷所赐之钱买酒，召集边民子弟开展骑马射箭活动，并亲自给优胜者敬酒祝贺，边境百姓群情踊跃。活动持续了一年，沈括从中选拔出精锐之士，充实到边防部队，延州军队的声威远超其他州府。
元丰四年（1081年）十月，蕃部数万人进攻边关要塞顺宁寨，沈括派少将景思谊、屈理带三千兵马进攻蕃军；接着命前锋李达领千人出击，携带十万人的军粮，宣称鄜延路总帅沈括将亲自率军督战。蕃兵不知虚实，军心涣散。宋军乘势进攻，攻下磨崖寨，得男女万人，牛羊三万。
十一月，奉命西讨的河东兵十二将率军东还，经过鄜延，沈括抓住时机，命部将在绥德城炫耀武力，声称宋廷已任命沈括兼领河东十二将的兵力，不日即兴兵西讨。驻守的西夏军闻讯前来打探，果见大队人马聚集，声势浩大，信以为真，连夜弃城而逃。沈括兵不血刃的拿下了浮图、吴堡、义合。
元丰五年（1082年）二月，沈括以“守安疆界、就副边事有劳”，升为龙图阁学士。四月，西夏打算以金汤城为据点，招兵买马，攻打鄜延。沈括采取声东击西的战术，派副总管曲珍率军两万进军东川，扬言要去攻打葭芦，吸引西夏兵力布防，趁机攻下金汤。接着，沈括又用同样的策略攻下了葭芦。
兵败永乐
元丰五年（1082年）五月，沈括与副使种谔奉诏条陈制夏方略，提出进取横山以筑城、以地理优势直接威胁西夏的战略主张，宋廷派给事中徐禧前往鄜延路节制军事，共同申议。七月，沈括建议筑城石堡、种谔提议银州、徐禧主张永乐埭，终定为永乐城。八月，神宗降诏徐禧总领筑城事宜，命沈括将帅府移到边界，以接济军用物资和救援。十四日后筑成，徐禧令景思谊领四千人镇守，率余部返回米脂。
九月九日，西夏出兵三十万攻永乐城，曲珍忙报知徐禧，徐禧统兵两万五千往援，令沈括留守米脂。由于兵力相差悬殊，宋军失利，夏军乘胜围城，截断水源，永乐城危在旦夕。沈括率兵一万前去支援，被夏军阻在永定河岸；又羌兵八万袭击绥德，沈括权衡利弊，决定舍永乐而保绥德。种谔因反对筑永乐城遭徐禧排挤，心怀旧恨，遂以守延州为名拒绝出兵解围。九月二十日，永乐城失陷，徐禧、李稷、高永能、李舜举等殉国，折官两百三十人，损兵一万两千有余（永乐城之战），谋取横山的计划宣告失败。
沈括作为一路帅臣，在明知永乐城“路险而远、不利协防与救助；且地理位置险要，敌军必争”的情况下，不坚持己见，而选择迎合徐禧，对永乐城之败有不可推卸的责任。
归隐梦溪
元丰五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“议筑永乐城，敌至却应对失当”为由，贬为筠州团练副使，随州安置。沈括到随州后，寓居于法云禅寺，无亲无故，且行动受到很大限制。随州的三年是沈括一生中最忧伤、灰暗的时期，他开始重新审视自己的政治生涯，甚至对从政萌生出一丝“悔意”。
元丰八年（1085年）三月，神宗驾崩，太子赵煦继位，是为宋哲宗，大赦天下。沈括也得以内迁，改任秀州团练副使，本州安置、不得签书本州公事。秀州地处江南，毗邻故乡杭州，沈括的心情得以从颓废中好转起来，遂专心于学问，开始整理熙宁九年奉旨编绘的《天下郡县图》。
元祐三年（1088年）八月，沈括编订完成《天下郡县图》，被特许到汴京进呈。哲宗赐绢百匹，准许沈括在秀州境内自由行动。
元祐四年（1089年）九月，沈括改任朝散郎、守光禄少卿、分司南京，准于外州居住。接到诏命后，沈括就举家搬迁至早年在润州购置的梦溪园，在此隐居，创作《梦溪笔谈》。
绍圣二年（1095年），沈括因病辞世，享年六十五岁。
