明朝科技發達，是當時世界上最頂尖，在造船、天文、醫學、數學及農學等，均對世界莫大貢獻。
明朝初期承繼了宋元的科技優勢，其造船科技更是首屈一指的。明朝建造的船設計精良，裝備齊全，最大的船能夠長約147米，闊約60米，能夠容納1,000名船員，且最大的船能有9個桅杆。 相比數十年後，哥倫布“發現新大陸”所乘坐的船隻長約30米，四個桅杆比較，可以見到明初科技的先進程度。中國發明的羅盤亦於此時傳入歐洲，使歐洲人能夠發現新大陸。
中晚明科學著作眾多，倒如李時珍的《本草綱目》、宋應星的《天工開物》、徐光啟的《農政全書》、方以智的《物理小識》、程大位的《算法統宗》、吳有性的《瘟疫論》、徐霞客的《徐霞客遊記》，這些明朝科學家幾乎都是明朝有功名的士子。而1637年，宋應星在《論氣·氣聲》中對聲音的產生和傳播作出了合乎現代科學的解釋，認為聲音是由於物體振動或急速運動衝擊空氣而產生的，並通過空氣傳播，同水波相類似，與現代理論非常相似。方以智則在《物理小識》中提出：“宙（時間）輪於宇（空間），則宇中有宙，宙中有宇。”提出了時間和空間不能彼此獨立存在的時空觀。在《物理小識》中正確地解釋了蒙氣差（即大氣折射）現象。民間光學儀器製造家孫雲球製造放大鏡、顯微鏡等幾十種光學儀器，並著《鏡史》。從這些些來看，明朝的科技在當時來說是作了很多的改進，有很多的突破。
而日用品也有科技上的突破，如於謙作的《詠煤炭》說明了明代煤已經十分普遍。
而明朝宗室在科技上也有極大的貢獻，明宗朱載堉在世界上第一次正確地提出了十二平均律，並在數學、天文學方面亦多有建樹、貢獻；明初周王朱橚眄把四百餘種植物種於府內，並讓王府畫工將植物繪圖編製成書，名為《救荒本草》，對災時的濟民很有幫助。《救荒本草》共記有植物414種，並詳細描述了各種植物的形態、產地、生境、可食用部位和食用方法，是生物學歷史上的重要書籍，亦是明朝農學上的一大突破。中晚明的軍事科技也有所進步，各種新式火器大量湧現。西方的佛郎機火炮、紅衣大炮都迅速在中國製造和使用。還有一些專門的火器論著出現，如茅元儀所著之《武備志》。這些火器在對抗倭寇及滿清時起了極大作用。
明朝末期，隨著耶穌會傳教士的到來，在他們傳播教義的同時，也大量傳入了西方的科學技術。當時中國的科學發展因為趨於緩慢，所以落後於歐洲。隨著西學傳入，使得中國少數的士大夫開始認識到西方學問之中有其優於中國之處，值得其學習。但這些改變並未造成中國人對於中西學的基本高下看法有所改變。西學中主要受到注意的仍是技術方面如天文曆法、測量以及所謂的“西洋奇器”等，對於中國學術本身的影響衝擊亦不大。而當時傳入中國的學問非常多樣，也有一些士大夫著手與傳教士合作翻譯西方書籍或著書介紹西學，例如徐光啟就曾與利瑪竇合譯了幾何原本。在中西文化交流的同時，基於雙方文化的歧異及認知方面的不同，也引發了一些衝突，例如南京教案等。
當時的意大利傳教士利瑪竇進入中國傳教之餘，還介紹了西學，這些西學如天文學、地理學、數學及醫學均是在這段期間傳進中的。
明朝在軍事科技方面也做了不少改進，例如明初已經普遍裝備了火銃槍，還出現威力巨大的火炮。明中葉時，已經裝備當時最先進的兵器佛朗機炮和火繩槍，到了明末，最先進的武器就成了紅夷大炮了，明朝於1621年引入紅夷大炮，於1625年開始使用，於1630年大量生產。例如松江6個月內就能生產400門紅夷大炮，可見其科技的先進性。明朝還大大的改良紅夷炮，甚至發明新的火炮。除此以外，各類彈道研究都很快得到發展。而日本要到17世紀才認識大炮，直到明治維新前大炮仍然依賴進口。
1、天文
公元14世紀的《白猿獻三光圖》載有132幅雲圖，並與氣候變化聯繫起來，絕大部分與現代氣象學原理相一致。而歐洲要到公元1879年才出現只有16幅的雲圖。
1383年，明朝首先於南京設京師觀象臺，為首個明朝觀象臺。
1439年，張儀建造了渾天儀，並置於京師。渾天儀是根據學說渾天說用來展示出天體在天球上的各種運動及測量黃道及赤道座標差的儀器。
1442年，明朝於北京設立了首個觀象臺
1607年，李之藻完成了《渾蓋通憲圖說》，是用作介紹天象的。
1634年，明朝建成了中國歷史上第一部天文望遠鏡，名為筩，其意思為筒
而天文望遠鏡外形如筒一般。1634年，在禮部尚書徐光啟的領導下，大明完成編纂《崇禎曆書》，共46種，137卷。書中採用第谷創立的天體系統和幾何學的計算方法，亦對哥白尼的學說做了介紹並大量引用其在《天體運行論》中的章節。
2、數學及物理
1450年，吳敬完成了《九章算法比類大全》
1584年，朱載完成《律呂精義》
1592年，程大位完成《算法統宗》，是最早記載使用珠算計算方法計算平方和立方
1606年，徐光啟與利瑪竇合譯了幾何原本
1613年，李之藻根據歐洲人克拉維斯《實用算術概論》與中國程大位的《算法統宗》重著，並完成《同文算指》
於1637年，宋應星對聲音的產生和傳播作出了與現代相似的理論，認為聲音是由急速移動撞擊空氣或物件振動而產生，聲音則則是通過空氣來傳播的，同現代理論非常相似同年，方以智提出了時間和空間不能獨立存在的時空觀念。[3]
同年，方以智解釋蒙氣差（現稱大氣折射）現象。
3、醫學
1406年，朱棣編成了《普濟方》，是一本關於方劑嘅醫學文獻，由明朝周定王朱橚、教授滕碩及長史劉醇編輯。
1567年，在寧國府太平縣試行痘接種方法來預防天花疾病，後來更加傳入歐洲。
1596年，李時珍完成《本草綱目》，一部中國本草學大成的著作。
1601年，楊繼洲完成《鍼灸大成》，後來由靳賢補輯重編，
1617年，陳實功完成《外科正宗》，共四卷。
1624年，張景嶽完成《類經》，張景嶽的代表作之一，繼隋朝楊上善的《太素》，又一個對《內經》進行全面研究的著作。
於1641年，吳遊性完成《瘟疫論》，又稱《溫疫論》，是中國首部研究急性傳染病的醫學書籍。
4、農學
1376年，俞宗本完成《種樹書》，解釋如何種樹、種樹須知等
1406年，朱橚完成《救荒本草》，是一部植物圖譜，救荒本草描述了植物的形態，展示了明朝當時植物分類的概況
1511年，明朝開始種植玉米
1547年，馬一龍完成《農說》
1582年，番薯傳進明朝，使人口開始爬升
1596年，屠本畯著完成海洋生物主題書《閩中海錯疏》，本著記述明朝福建沿海多種水產動物的形態、生活環境、習性和分佈
1608年，喻仁和喻傑合作完成《元亨療馬集》，是明朝獸醫學書籍中內容最豐富、流傳最廣的一部獸醫著作。
1617年，趙蛹完成《植品》
1628年，徐光啟完成《農政全書》，這部書總結了中國古代許多農業生產的經驗和技術，並引用了古代著作和文獻多達三百多種。
5、地理
1425年，鄭和航海圖完成，原載於明茅元儀編《武備志》卷二百四十。
1536年，黃衷完成《海語》
1565年，胡宗憲完成《躊海圖編》，主要記錄中國與日本的海上交通及於韓國抗倭的歷史
1602年，利瑪竇進獻《坤輿萬國全圖》，圖中包括歐邏巴、利未亞（即非洲）、南、北亞墨利加、墨瓦蠟泥加（即南極洲與澳洲）。此圖在晚明的地理著作中得到了大量應用。
1639年，顧炎武始著《肇域志》，他於此年開始大量搜索史籍、實錄等資料。
1640年，徐宏祖完成《徐霞客遊記》，是中國著名旅遊家、地理學家徐弘祖的旅遊日記，記錄了他曾到訪的地理等資料。
6、化學和化工
1521年，四川嘉州建成明朝首個石油井
1596年，明朝發明火爆法採礦技術
1596年，李時珍於《本草綱目》記載了約二百七十六種無機藥物的化學性質，及蒸餾、蒸發、昇華等科學技術。
1637年，宋應星於《天工開物》，是中國古代一部綜合性的科學技術鉅著，有人稱它為一部“百科全書”式的著作。天工開物中，宋應星把鉛、銅、汞、硫等元素看成基本物質，而它們所產生的物質看作洐生物質，產生了類類現代化學元素類概念。
方以智研發了燒焦炭的方法。
7、兵器
1372年，製造碗口銃，相對於手銃來說銃身比較重，外形與口徑都比較手銃大，必須架在木架上射擊
1377年，製造手銃，形體較輕，口徑比較小，可以安裝入木柄以持以使用，類似手槍
14世紀，製造火龍出水
1453年，製造銅火銃，是世界上最早的金屬管形火器
1524年，製造佛朗機炮，原本由歐洲葡萄牙傳入的一種早期的後填裝滑膛加農炮
1549年，製造水底雷，為世界上最早的水雷。水底雷以木箱作為雷殼，油灰粘縫，以下面的繩索連接鐵錨、控制深度，再以人手操縱擊發，比較歐洲製造及使用水雷早了逾200年。於抗日援朝時，明朝海軍使用了水底雷一舉擊沉日本一艘大型戰艦，為世界歷史上首次使用水雷取得實際戰果，比較日俄戰爭中的水雷戰爭早近3個世紀。
1558年，製造較西番尤為精絕之鳥銃，是以火繩作為點火裝置來擊發的火器
1580年，戚繼光自制自犯鋼輪火，功能類似地雷
1590年，製造水底龍王炮，為世界上最早的水底定時爆炸物。水底龍王炮以牛脬作為雷殼，內裡安裝有黑火藥，以香點燃作為引信，憑藉燃燒時間來定時引爆水雷。
1621年，出版茅元儀《武備志》，此書由兵訣評、戰略考、陣練制、軍資乘、佔度載五部分組成，於清乾隆年間被禁。
1637年，製造混江龍，與艦船直接接觸而引發爆咋。
製造鐵殼地雷，為世界上最早由鋼輪壓火擊引發爆炸的鐵殼地雷。鐵殼地雷被明朝陸軍廣泛地裝備，並且於江浙地區多次使用其以重創倭寇；歐洲到18世紀後才有類似的武器。
翼虎銃：三管騎兵銃，用以伏路極便，緣其體短，可心藏匿，可以多放，手不離刀，急則可以當盾格鬥，遠近俱堪殺敵，又可自衛。
製造虎蹲炮，長2尺，頭由兩隻鐵爪架起，外形像似蹲臥之虎。於開火前，需要先裝填5錢重的鉛彈或者石子上百枚，再使用一個重30兩的大鉛彈或者大石彈壓頂，於發射時，大小子彈一同飛出，殺傷力驚人。該炮重量輕，體積小，尤其適合於騎兵使用戰馬直接馱帶，由此催生了明朝陸軍騎炮兵，也是世界歷史上首支騎炮兵，領先了歐洲約200年。
三桅炮船：仿製荷蘭戰船，巨型，水師主力，身高大，首昂尾翹，航行迅速，不懼風浪。樹3桅，主桅高4丈，船長20丈，艙5層，船面設樓高如城，可容300人，配紅夷炮8門，千斤佛郎機40門。
吳三桂於1642年（崇禎十五年）捐紅夷大炮一尊，名曰定遼大將軍，此炮採用鐵芯銅體鑄炮法，在當時世界上屬於領先的地位。
《神器譜》，明，趙士楨，書中記載了明末軍隊使用的各式武器，顯示了明朝先進的火器製造水平。