唐代发明了火药，但在军事上应用的记录还不多。由于几个政权之间的对立和时常可能发生战争的状态，北宋政权下的一些军官开始在火药的研究和应用上作出努力，这一伟大发明完全由炼丹家的事业变成了兵器工匠的事业。因而，火药已不再是炼丹炉中的奇观，而成了战场上杀伤人的新武器。

根据《宋史·兵志》记载，北宋早期先后有兵部令使冯继升于年、神卫水军队长唐福于年、冀州团练使石普于年分别创造并推广了火箭、火球、火蒺藜等火药武器，这主要是利用了火药的燃烧性能。年，另一位军官刘永锡曾制火炮以献朝廷。北宋末年，火器专家们制造出了陶制和铁制的“震天雷”，这是利用火药爆炸性能而制造的，由绳索或抛射机械来发射，爆炸时其声如雷，靠喷发的火焰和弹片杀伤敌人。年，宋朝的大将姚仲友和李纲都曾用火药武器抗金。另外一种直接利用火药抛射性能的武器是突火枪。据汤王寿《德安守御录》记载，年抵御李横的德安守军已经“以火炮药造下长竹杆火枪二十余条”，后改进为突火枪。这是一种管形火器，据《宋史·兵志·器甲之制》记，突火枪“以巨竹为筒，内安子窠，如烧放，焰绝石子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。据《金史·赤盏合喜传》记，公元年攻金的蒙古大兵惟畏震天雷和突火枪二物。可见金人很快就有了自己的火药武器，并很快在战场上应用了它们。如果说震天雷意味着炸弹的发明，那么突火枪便是步枪和大炮的前身了。

火器的发明是兵器史上的一个转折点。以往的武器——冷兵器的战争仅仅是机械性力量和人的勇力与智谋的厮杀，而火器则第一次把化学力量和单兵战斗结合了起来。火器一经应用到战争中便体现出了强大的威力。北宋对火器的应用由于规模不大，仅仅起了在关键性战役中威慑敌人的作用，但在南宋和金的战争中，双方使用火器重创对方的记录多了起来。金国在同蒙古的战争中曾依赖震天雷来坚守城池，而蒙古人在俘虏了金国的工匠之后，也掌握了火器，并且在西征时把火药传到了阿拉伯世界和欧洲。中国的炼丹家们开始并没有想到炼制长生仙丹却得到了杀生的武器，这与他们追求的理想并不相符。这种事在技术史上是常有的。当火药作为一种新的战争武器被用于战场，并给战争带来更可怕的杀伤力之后，中国炼丹家们谋求长生不老之丹的理想热情开始消退。他们逐渐放弃了这一不实际的追求，开始注重内省式的修炼，希望以此来达到延年益寿的目的。

宋（北宋和南宋）和金在世界上最先使用火器，但这两个国家的政权最终并没能被这种新式武器所拯救。从纯军事的观点看，最初的火器只能部分地改变军队的装备，数量不多，质量不高，并没有引起一场军事技术的彻底变革，因而只能局部地影响战争的胜负。当这两个国家国势衰落的趋势远大于火器进步的速度时，这种新武器便成了改朝换代时的历史爆竹。而对于中国老百姓来说，火药最好的用场则是节日时的爆竹。至南宋时，杭州民间已有许多买烟火者（《武林旧事·小经纪》），在北方金国治区则有人自治火药狩猎，说明火药的民间应用也在发展。

在中国，火药并没有使社会生活和历史发生真正的改变，火药主要是由官府控制的工场生产的，它被用来装备朝廷的军队。北宋的火药工场称“火药窑子作”，列朝廷军器工场之首。当火药传到西欧时，那里的市民阶级便利用这种新的武器同封建阶级的骑士作战，最后把这个阶级炸得粉碎，资产阶级开始登上历史舞台。

无论如何，火药的发明开始了军事方面的一场具有历史意义的技术和战术革命。各种各样的火器被制造出来。火器的强大威力使它首先成为冷兵器的补充，从而改变了军队的编制、战法和整个指挥体系。

航海和指南针

对于宋政权来说，由于通西域的道路被西夏阻断，通朝鲜的陆路被辽金先后阻断，东南海上的航路便成了同朝鲜、日本、印支、印度和阿拉伯世界交往和贸易的主要通道。航海的需要使宋代的船向巨型发展，并且由于制船匠们设计了新式的水密隔舱而提高了远航的安全度。整个船体的构造更加合理坚固，并普遍采用了尾舵（这是西汉时就产生了的航海技术上的一大发明），大大改善了船的操纵性能。尤其是宋代的人把先辈的指南磁鱼改变成了指南磁针，为海上远航装备了举世无双的导航设备，播下了航海技术革命的种子。

据《韩非子》记载，战国时中国已有“先王”（时间可见还在战国之前）以天然磁石制成的磁勺——司南，以指示方向。汉代王充《论衡》中也提到了指南勺。但在宋代之前，中国人的对外活动主要在西域、朝鲜、越南等陆路方向上。对于陆路旅行来说，太阳和地面上各种标记物可以使人不迷失方向。所以，指南勺、甚至连马钧和祖冲之制造过的指南车都不过是些没有多大实用价值的发明而已。宋代人没有陆路可通往那些前代人已熟悉了的外部世界，航海便成为同外部世界交往的重要途径，在碧波万顷的大海上除了日、月、星之外，没有任何明显的参照方位和距离的标志，而日、月、星并不一定时时悬现在人们头顶，于是指南针应运面生。