沈括出身北宋仕宦之家，自幼跟随父亲辗转各地游历，青年时期步入仕途，在昭文馆参与编校典籍，有机会接触到皇家收藏的大量天文、地理、科技类文献。不同于当时多数文人只专注于经学诗赋的风气，他从小就对世间万物充满了强烈的好奇心，无论是星辰运行的轨迹、地质岩层的纹理，还是民间工匠的手工技艺，他都愿意沉下心来实地观察、亲手试验，把前人未曾留意的自然新知，一点点记录下来，最终留下了一部被英国学者李约瑟称为“中国科学史上的里程碑”的《梦溪笔谈》。
在天文历法领域，沈括亲自改造了古代的观测仪器，他优化浑仪的环圈结构，改进用来测量日影的圭表，连续数月坚持夜间观测北极星的位置，最终测算出北极星距离北天极还有三度有余，纠正了此前流传千年的“北极星居于天之正中”的错误认知。他还大胆提出了全新的“十二气历”，完全以节气来划分月份，摒弃传统历法中阴阳合历的置闰麻烦，让农时节气和月份完全对应，这套思路比西方后来通行的公历，早了足足数百年。
在地理与地质考察中，沈括留下了诸多开创性的记录。他在河北出使途中，沿着太行山的山壁行走，发现山崖之间的螺蚌壳化石镶嵌在石壁之中，横亘绵延如同一条长带，他由此推断出这里在远古时期曾经是海滨，后来经过数千年的泥沙沉积，才慢慢变成了如今的陆地，这是世界上最早对海陆变迁和化石成因做出的科学解释。他在陕北延州考察时，看到岩石缝隙中涌出黑色的可燃液体，当地人称之为“脂水”，沈括首次为它取了“石油”这个名字，还亲自试验用石油燃烧后的烟炱制作墨锭，预言“此物后必大行于世”。
沈括的观察与记录，几乎覆盖了当时自然科学的所有领域。他在数学领域首创“隙积术”和“会圆术”，开启了中国古代高阶等差级数研究的先河；他在物理实验中发现了磁石磨成的指南针“常微偏东，不全南也”，是世界上最早对磁偏角现象做出的明确记录；他在《梦溪笔谈》的“神奇”章节中，记录了雷火熔金而不焚木的奇异现象、陨石坠落的完整过程，没有陷入封建迷信的解读，而是以理性的态度辨析自然现象背后的逻辑，延续了全书“验迹推类”的实证精神。
晚年的沈括退隐润州的梦溪园，不再过问朝堂的纷争，把全部精力都投入到整理一生所见所闻之中，耗时多年完成了这部总计六百零九条的笔记体巨著。全书内容三分之一以上的篇幅都聚焦于自然科学，大量普通工匠、底层劳动者的技术创造，比如毕昇发明的活字印刷术，正是依靠沈括的记录，才得以被后世知晓。他没有把自己困在书斋的故纸堆里，而是以一双格物致知的眼睛，望向身边的山川、星辰、草木与器物，为中国古代的科学探索，留下了一座永远不会被磨灭的知识灯塔。
