宋元时期，是中国传统机械发展的高峰时期，众所周知的中国古代四大发明的火药、指南针、活字印刷术都发明于宋元时期。
这一阶段，在农业机械方面有很大的进步。宋代出现了锻制的犁刀装置，还较广泛采用了铁搭，踏犁等新式农具。各种水力机械得到了更广泛的利用。这一阶段出现了论述农业机械的专著。宋代曾之谨的《农器谱》 (已失传)对农具的形制进行了专门论述。元代王祯《农书》中的“农器图谱”部分对当时的农业机械和许多生产工具进行了详细的说明和论述。“农器图谱”为以后对农业机械和生产工具的研究和记述打下了基础。在这一阶段，纺织机械有新的发展。王祯《农书》中记述的水力大纺车，脚踏棉纺车等纺织机械反映了当时纺织机械的水平达到了很高的程度。兵器制造技术在这一阶段发展很快，出现了管形火器和喷射火箭等新式武器。在宋代、许多新型船纷纷出现，造船技术趋于鼎盛。特别应指出的是，这一阶段在天文仪器方面取得了重大突破，出现了莲花漏法、太平浑仪、假天仪、水运仪象台和简仪等重要仪器和装置。我国传统的天文仪器这时已发展到高峰阶段。这一阶段还有一些重大的发明，如出现了活字印刷术和双作用活塞风箱，还发明了冷锻和冷拔工艺。