约公元前3000年 ~ 约公元前2000年

在世界范围内，美索不达米亚地区（今伊拉克）的苏美尔人发明了楔形文字和轮子，标志着人类进入文明时代。与此同时，在东亚的黄河流域，中国进入了新石器时代晚期的龙山文化时期。据考古资料显示，这一时期中国的先民在制陶技术上取得显著进步，出现了工艺精湛的黑陶，器壁薄如蛋壳，被称为“蛋壳陶”。同时，农业进一步发展，粟和黍的种植更为普遍，社会结构趋于复杂，出现了早期城址的雏形，如山东章丘的城子崖遗址。这些技术和社会进步为后续夏商文明的诞生奠定了基础，与世界其他早期文明几乎同步迈入了技术与社会组织的关键发展阶段。

约公元前1600年 ~ 约公元前1046年

在世界范围内，古埃及新王国时期、赫梯帝国（今土耳其）进入强盛期，赫梯人率先掌握了冶铁技术，开启了铁器时代的序幕。与此同时，中国处于商朝时期。商朝是中国有文字（甲骨文）记载的第一个信史朝代，青铜铸造技术达到极高水准。以河南安阳殷墟出土的司母戊鼎为代表，重达832.84公斤，是已知中国古代最重的青铜器，展现了高超的范铸技术。商人在天文学上也颇有建树，甲骨卜辞中已有关于日食、月食和新星的记录。有观点认为，商代的青铜技术是独立起源和发展的，形成了与西方不同的合金配比和器型风格，但其社会复杂程度和技术成就与世界同期主要文明（如埃及、赫梯）相比，处于相近的层级。

约公元前6世纪 ~ 约公元前3世纪

这一时期在西方被称为“轴心时代”，古希腊自然哲学兴起，泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里士多德等人开始用理性探讨自然本源，欧几里得撰写《几何原本》。几乎在同一时期，中国处于春秋战国时期，思想与技术也空前繁荣。在技术方面，出现了生铁冶铸技术和铸铁柔化术，比欧洲早了一千多年。都江堰水利工程（约公元前256年由李冰父子主持修建）至今仍在发挥作用。在科学思想方面，墨家学派（创始人墨子）在光学（小孔成像）、力学（杠杆、滑轮）、几何学方面进行了开创性实验和理论总结，记载于《墨经》。有学者认为，墨家的科学探索方法与古希腊有相似之处，但未能像后者那样形成持续发展的传统，其后因社会与思想变迁而中断。

约1世纪 ~ 约2世纪

在西方，古罗马帝国处于鼎盛期，工程师维特鲁威著《建筑十书》，总结了当时的工程知识。在地中海地区，希罗（Hero of Alexandria）发明了汽转球，这是已知最早的蒸汽动力装置雏形。与此同时，在东方，中国东汉时期，一系列重大发明涌现。蔡伦总结前人经验，改进造纸术，使用树皮、麻头、破布、旧渔网等原料，制成了质量优良、成本低廉的“蔡侯纸”，为知识传播带来革命性变化。张衡发明了候风地动仪，据《后汉书》记载，它能探测远方地震的方向，是世界最早的地震仪器。此外，医学家张仲景著《伤寒杂病论》，奠定了中医辨证论治的基础。这些成就与同时代罗马帝国的技术成就交相辉映，各具特色。

约7世纪 ~ 约8世纪

这一时期，阿拉伯帝国（阿拔斯王朝）兴起，成为世界科学中心，在巴格达设立“智慧宫”，系统翻译、研究古希腊和印度等地的科学著作。与此同时，中国处于唐朝盛世，科技与文化高度发达。在天文学方面，僧一行（张遂）组织进行了世界上第一次子午线长度实测。在医学上，孙思邈完成《千金要方》和《千金翼方》。在技术上，雕版印刷术开始普及，现存最早的雕版印刷品是公元868年的《金刚经》。火药也开始出现明确记载。唐帝国与阿拉伯帝国通过丝绸之路交流频繁，中国的造纸术等经中亚传入阿拉伯世界，再传至欧洲。据资料显示，怛罗斯战役（751年）后，被俘的中国工匠将造纸术带到了撒马尔罕，促进了该技术的西传。

约11世纪 ~ 约12世纪

在欧洲，中世纪大学开始兴起（如博洛尼亚大学、巴黎大学），学术研究逐渐复苏。阿拉伯学者伊本·海赛姆（Alhazen）的光学著作被翻译成拉丁文，影响欧洲。同期，中国宋朝（尤其是北宋）出现了被李约瑟称为“中国自然科学的黄金时代”。沈括的《梦溪笔谈》百科全书式地记载了当时的科技成就，包括磁偏角、石油命名与用途、活字印刷术（毕昇发明）等。苏颂等人建造了水运仪象台，集观测、演示、报时于一体，被认为是世界上最早的天文钟。指南针开始广泛应用于航海。宋朝的科技成就不仅达到中国古代的高峰，而且通过蒙古西征和海上贸易等途径，对后来世界科技的发展产生了深远影响，有观点认为其为欧洲文艺复兴的技术准备提供了重要源泉。

15世纪 ~ 16世纪

在欧洲，文艺复兴运动达到高潮，哥白尼提出日心说（1543年《天体运行论》），维萨留斯发表《人体构造》（1543年），标志着近代科学革命的萌芽。与此同时，中国明朝前期，郑和率领庞大船队七下西洋（1405-1433年），其宝船规模、航海技术与组织能力在当时世界无与伦比。然而，明朝中后期，官方大规模航海活动停止，科技发展逐渐转向内敛。李时珍编纂《本草纲目》（1578年完稿），是对古代中医药学的系统总结。宋应星著《天工开物》（1637年刊行），全面记述了明代农业和手工业技术，被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”。但总体而言，这一时期中国并未出现类似欧洲那种颠覆性的科学理论突破，技术发展更多体现在对传统体系的总结和完善上。

17世纪 ~ 18世纪

在欧洲，科学革命蓬勃发展，牛顿发表《自然哲学的数学原理》（1687年），建立经典力学体系；显微镜、望远镜等新仪器推动生物学和天文学发展。与此同时，中国处于明清易代之际及清朝前期。西方传教士如利玛窦、汤若望、南怀仁等来到中国，带来了西方的天文、数学、地理和火器知识，并与徐光启等中国士人合作翻译了《几何原本》等著作，进行了历法改革（《崇祯历书》/《时宪历》）。康熙皇帝本人对西方科学颇有兴趣，曾系统学习。但“西学东渐”的影响主要局限于宫廷和少数士大夫阶层，未能引发社会层面广泛的科学思想变革。清朝中期以后，对外交流政策趋于保守，中国科技逐渐落后于经历了工业革命前夕技术积累的西方世界。

19世纪40年代 ~ 19世纪90年代

在欧洲和北美，以蒸汽机广泛应用、铁路和电报普及为标志的第一次工业革命基本完成，第二次工业革命（电力、内燃机、化学工业）方兴未艾。达尔文发表《物种起源》（1859年）。与此同时，中国在鸦片战争（1840-1842年）后被迫打开国门，进入“师夷长技以制夷”的洋务运动时期（19世纪60-90年代）。洋务派创办了江南机器制造总局、福州船政局、开平矿务局等近代工业企业，并建立了京师同文馆等新式学堂，派遣幼童赴美留学。这一时期，中国引进了西方的机器生产、军事技术和基础科学知识，开启了近代化的艰难起步。然而，洋务运动局限于“中体西用”，侧重于应用技术，未能触及根本制度和科学思想体系，最终在甲午战争（1894-1895年）中遭受重创，证明其未能实现追赶世界科技潮流的目标。

20世纪初 ~ 20世纪40年代

在世界范围内，物理学发生革命性变革，相对论和量子力学建立，彻底改变了人类对时空和物质的认识。工程技术上，飞机、无线电、电视相继发明并普及。与此同时，中国在推翻帝制后，科学事业开始体制化探索。1915年，留美学生创办“中国科学社”并出版《科学》杂志，倡导“科学救国”。1928年，中央研究院成立，成为国家最高学术研究机关。一批受过西方教育的科学家如竺可桢（气象学）、李四光（地质学）、侯德榜（化学，发明“侯氏制碱法”）等回国效力，在艰苦条件下取得了一批重要成果。抗日战争爆发后，科研机构和高校西迁，在极端困难中坚持工作。这一时期，中国现代科学体系初步建立，并在个别领域接近世界水平，但整体实力与同时期欧美相比仍有巨大差距，且受战乱严重影响。