Trong suốt thời kỳ Ngụy-Tấn-Nam-Bắc triều, do các dân tộc ở biên cương thiên di vào Trung Nguyên, từng nhóm người Hán phương bắc dời xuống phương nam, khiến văn hóa có sự giao lưu và pha trộn. Do cục diện thống nhất của Nho họ bị phá vỡ, trong khi Huyền-Đạo-Phật lại nổi lên, khiến nghiên cứu học thuật phát triển theo triều hướng đa nguyên hóa. Để sinh tồn và chiến tranh, các triều đại không ít lần thi hành một số cải cách phương sách nhằm đảm bảo sự phát triển của các khu vực nông nghiệp và thủ công nghiệp. Chúng đều khiến cho khoa học kỹ thuật tăng tiến đáng kể.[136]

Lịch Đạo Nguyên từ nhỏ đã nghiên cứu địa lý học, do đương thời các tác phẩm địa lý không đầy đủ, vì vậy ông nhân lúc được cử làm quan ở các địa phương mà tiến hành khảo sát thực địa, cuối cùng dựa theo "Thủy Kinh" mà hoàn thành "Thủy Kinh chú". "Thủy Kinh chú" viết về địa lý thủy văn lục địa, lấy thủy đạo làm chính, miêu tả chi tiết tính chất và môi trường xung quanh, có cống hiến kiệt xuất cho địa lý học Trung Quốc cổ đại. "Thủy Kinh chú" không chỉ nói về dòng sông, mà còn ghi lại chi tiết địa mạo, địa chất, khoáng vật và động thực vật nơi sông chảy qua. Trong "Thủy Kinh chú" có ghi lại rất nhiều hóa thạch của sinh vật cổ, ở huyện Thành Kỷ trên thượng du Vị Thủy (nay thuộc huyện Trang Lãng, Cam Túc) còn có hóa thạch loài người. Trong tác phẩm này, hậu thế có thể tìm hiểu chế độ canh tác cổ đại, chủng loại và phân bổ thực vật cổ đại, khu vực phân bố của động vật và hoạt động theo mùa của chúng, cùng với việc người xưa lợi dụng chúng để thu được lợi ích kinh tế ra sao.[137]

Giả Tư Hiệp là nhà nông học Bắc Ngụy, gia cảnh tương đối giàu có, đối diện với thiên tai nhân họa và mất mùa đói kém kéo dài vào đương thời, ông chủ trương xem trọng nông nghiệp, đồng thời tự xem trách nhiệm "tề dân mưu sinh" là của mình, vì thế quyết định dốc hết sức lực để viết nông thư. Tấc phẩm "Tề dân yếu thuật" của ông có địa vị quan trọng trong lịch sử nông học Trung Quốc cũng như thế giới. "Tề dân yếu thuật" lấy khu vực trung hạ du Hoàng Hà, đặc biệt là khu vực Sơn Đông làm trọng điểm, miêu tả diện mạo của sản xuất nông nghiệp đương thời, đồng thời giới thiệu truyền thống nông nghiệp canh tác tế canh và đa chủng của Trung Quốc, bao quát kỹ thuật chế biến thực phẩm. Tác phẩm được phân thành 10 quyển, 92 thiên, ghi lại các phương pháp làm ruộng, làm vườn, trồng rừng, trồng dâu nuôi tằm, chăn nuôi gia súc, thú y, phối giống, nấu rượu, nấu ăn, dự trữ, cùng trị hoang của Trung Quốc trong lịch sử 1500 năm tính đến thời điểm đó. Tác phẩm viện dẫn gần 200 cổ tịch, trong đó có các nông thư quan trọng thời Hán-Tấn như "Phiếm thắng chi thư", "Tứ dân nguyệt lệnh" song hiện đã thất truyền, người đời sau có thể dựa vào thư tịch này để hiểu rõ hoạt động nông nghiệp thời Hán-Tấn. Tác phẩm chứa các tri thức cần thiết đối với địa chủ và nông dân, cũng là chỉ tiêu quan trọng của sự phát triển kỹ thuật nông nghiệp thời Bắc Ngụy.[138]

Tổ Xung Chi là người thời Lưu Tống, từ nhỏ đã có hứng thú với thiên văn toán thuật, có nhiều tác phẩm phong phú, về thiên văn có "Thượng 'Đại Minh lịch' biểu", "Bác nghị"; về số học có "Xuyết thuật", "Cửu chương thuật nghĩa chú", "Trùng sai thuật". Ông viết "An nhân luận", kiến nghị triều đình khai khẩn đất hoang, phát triển nông nghiệp, an định dân sinh, củng cố quốc phòng. Thành tựu chủ yếu của Tổ Xung Chi là trên ba lĩnh vực: số học, lịch pháp thiên văn và chế tạo cơ giới, dựa trên cơ sở Trương Hành và Lưu Huy, Tổ Xung Chi xác định được chính xác bảy chữ số sau dấu thập phân của số Pi. Ông là người đầu tiên trên thế giới đưa số trị tuế sai vào trong tính toán lịch pháp, ông còn tu chỉnh quy tắc tháng nhuận, là phương pháp chính xác nhất trước thời Đường. Tổ Xung Chi và con là Tổ Hằng cùng đề xuất công thức tính thể tích khối cầu, gọi là "Tổ thị định lý", sớm hơn phương Tây trên 1000 năm. Về cơ giới, Tổ Xung Chi chế tác ra Chỉ Nam xa, Mộc ngưu lưu mã (trâu gỗ dùng để vận chuyển), "Thiên lý thuyền" (thuyền có bàn đạp dùng chân), "Thủy đối mô" chạy bằng thủy lực.[139]

Trương Tử Tín ở Bắc triều sơ bộ phát hiện ra quy luật độ dài ngắn của thời gian Mặt Trời chiếu sáng. Những năm cuối Bắc Ngụy, Trương Tử Tín tránh loạn Cát Vinh nên ẩn cư ở hải đảo, dùng công cụ đo hình tròn để đo chiều dài ngày trong vòng 30 năm. Khoảng năm 565, ông phát hiện ra Mặt Trời di chuyển không mang tính thống nhất, Ngũ Tinh (Kim, Mộc, Thủy, Hỏa, Thổ) cũng di chuyển không mang tính thống nhất, thị sai Mặt Trăng ảnh hưởng đến Nhật thực, đồng thời đề xuất phương pháp tính toán, có ý nghĩa bước ngoặt đối với lịch sử thiên văn học Trung Quốc. Trải qua nỗ lực của các học sinh của Trương Tử Tín như Trương Mạnh Tân và Lưu Hiếu Tông, ba phát hiện lớn này cùng phương pháp tính vào năm 576 được Mạnh Tôn lịch và Hiếu Tông lịch ứng dụng.

Y học Nam triều phát triển, nổi danh phải kể đến Từ Chi Tài và Diêu Tăng Viên của Lương. Từ Chi Tài thuộc thế gia về y học, ông theo Dự Chương vương Tiêu Tông chạy sang Bắc Ngụy, được hoàng đế Bắc Ngụy trọng dụng.[140] Ông nghiên cứu sâu về thảo dược và điều chế thuốc, soạn ra "Dược đối" và "Tiểu nhi phương". Ông có hiểu biết nhất định về phụ khoa, "Trục nguyệt dưỡng thai pháp" dựa trên "Thanh sử tử" từ thời Tiên Tần, có ý nghĩa quan trọng đối với sức khỏe của phụ nữ có thai cũng như thai nhi. Nhà Từ thị là người Nam sang làm quan ở Bắc, khiến ngành y dược hai nơi có sự giao lưu, có ý nghĩa tích cực. Diêu Tăng Viên từng nhiều lần trị bệnh cho Lương Vũ Đế, Lương Nguyên Đế, sau đó vì chiến loạn nên chạy sang Bắc Chu, trở thành thần y nổi danh của Bắc Chu.[141] phương thuốc trị bệnh của ông lưu truyền đến thời Đường. Ngoài ra, học giả y học quan trọng còn có Đào Hoằng Cảnh, soạn ra các y tịch "Bản thảo kinh tập chú" phản ánh sự phát triển của y dược từ thời Hán mạt đến đương thời, "Danh y biệt lục" (phụ vào Bản thảo kinh tập chú)[chú 12][142][143] "Hàn thực tán" có thể khiến con người trúng độc, thậm chỉ gây ra tử vong, song thường được vương thất và đại thần Nam Bắc triều sử dụng như thuốc.[144]