约公元前2世纪 ~ 约公元前1世纪

造纸术的早期雏形出现。据考古发现，中国西汉时期（约公元前2世纪）已有使用麻质纤维制造的粗糙纸张，如甘肃放马滩出土的纸质地图残片。但此时纸张质量粗糙，未成为主要书写材料。背景是竹简、缣帛等传统书写材料笨重或昂贵。东汉宦官蔡伦并非发明者，而是在总结前人经验基础上，于公元105年系统改进工艺（使用树皮、麻头、破布、旧渔网等原料），制成质量更高、成本更低的“蔡侯纸”。这一革新使造纸术得以大规模推广，逐渐替代简牍。有观点认为，造纸术西传后对世界文明（如欧洲文艺复兴）产生深远影响，但具体传播路径和时间存在学术争议。

约公元前7世纪 ~ 约公元前4世纪

指南针的原理最早被发现。据《管子》等古籍记载，中国古人早在战国时期就认识到天然磁石（磁铁矿）的吸铁特性，并发明了“司南”——一种用天然磁石磨制成勺状、置于平滑地盘上指示方向的装置。背景是对地理方位辨别的需求，尤其在军事、航海和风水活动中。但司南因磁性弱、摩擦大，实用性有限。宋代（11世纪左右）是重大突破期，出现了人工磁化方法（如以地磁场磁化铁针）和水浮式、缕悬式指南针（见于沈括《梦溪笔谈》和曾公亮《武经总要》）。指南针（罗盘）后经阿拉伯人传入欧洲，据资料显示，极大推动了欧洲大航海时代的地理探索和全球贸易网络形成。

约公元7世纪 ~ 约公元11世纪

火药的基本配方初步形成。起源与古代炼丹术密切相关，炼丹家在寻求长生不老药时，意外发现硝石、硫磺、木炭等混合物的燃烧爆炸特性。唐代（9世纪）文献《真元妙道要略》已有警告炼丹时混合这些物品易引发事故的记录。北宋时期（10-11世纪），火药开始应用于军事，初期形式是燃烧性武器（如火箭、火球、火蒺藜）。《武经总要》（1044年）记载了世界上最早的三個火药配方。背景是宋代边患频繁，对先进军事技术的需求。据资料显示，火药技术后经蒙古西征或阿拉伯商人传入中东和欧洲，有观点认为其彻底改变了战争形态（从冷兵器到热兵器），并影响了政治格局。

约公元7世纪 ~ 约公元11世纪

雕版印刷术的发明与早期应用。隋唐时期（7世纪左右），基于印章和碑拓技术，中国人发明了雕版印刷术——在木板上刻出反向图文，涂墨后覆纸印刷。现存最早有明确纪年的雕版印刷品是唐代《金刚经》（868年，发现于敦煌）。背景是佛教传播对经书大量复制的需求，以及文化发展对书籍普及的推动。宋代是雕版印刷的黄金时代，官刻、私刻、坊刻兴盛，推动了教育、科学和文化的繁荣。有观点认为，雕版印刷术可能通过丝绸之路或蒙古帝国时期传入中亚和欧洲，影响了后来的活字印刷发展。但其发明确切时间和地点仍有考古学争议。

约1041年

北宋工匠毕昇发明活字印刷术。据沈括《梦溪笔谈》（1088年）记载，毕昇在宋庆历年间（1041-1048）创造了用胶泥刻字、火烧加固、排版印刷的活字技术，并设计了排版和拆版的工艺流程。背景是雕版印刷虽成熟，但刻版费工费料、不易修改的局限性。活字印刷理论上效率更高，更灵活。然而，由于汉字数量庞大、制作胶泥活字工艺复杂，以及社会文化因素（如对书法美感的追求），活字印刷在古代中国并未像后来在拼音文字地区（如古登堡的金属活字）那样彻底取代雕版成为主流。有观点认为，活字思想可能通过贸易或交流途径西传，但缺乏直接证据链，学界对此持谨慎态度。

约12世纪

四大发明向西方传播的关键时期。造纸术：据史料，怛罗斯战役（751年）后，造纸术经阿拉伯帝国传入中亚、西亚，随后逐步传入北非和欧洲（如西班牙12世纪、意大利13世纪出现造纸作坊）。指南针：约12世纪末13世纪初通过海路或商路传入阿拉伯，再传入欧洲。火药及火器：蒙古西征（13世纪）以及其后的阿拉伯人，在战争和交流中将相关技术知识传入中东和欧洲。印刷术：雕版印刷术可能稍早传入，而欧洲活字印刷术（古登堡，约1450年）的发明是否受到中国活字思想的启发，是历史学界长期争论的话题，多数认为其是独立发明，但也不排除间接影响的可能性。这些传播深刻影响了欧洲文艺复兴、宗教改革和地理大发现。

16世纪

欧洲对四大发明的吸收、改进与再创新。造纸术：欧洲改进水力驱动捣浆机，实现了规模化生产，降低了成本，为知识普及奠定基础。火药：欧洲在火炮铸造、弹道学等方面取得重大进展，使其在军事上取得优势，并用于殖民扩张。指南针（罗盘）：欧洲航海家结合星盘等工具，发展了更精确的导航技术，支持了远洋航行。印刷术：古登堡金属活字印刷机（结合油墨、压印机）实现了高效量产，极大推动了欧洲的宗教改革、科学革命和启蒙思想的传播。据资料显示，马克思和培根等思想家曾高度评价这些发明对欧洲社会变革的巨大作用，但现代史学更强调其作为技术基础与欧洲特定社会条件相互作用的结果。

19世纪

“四大发明”概念的提炼与确立。这一概括性术语并非自古有之，而是近代中外学者在对中华文明成就进行总结时逐渐形成的。据资料显示，英国汉学家艾约瑟（Joseph Edkins）在其著作中较早将造纸、印刷、指南针、火药并列并对世界文明贡献予以强调。后经来华传教士和中外历史学家（如美国的卡特）的著述得以传播和巩固。中国历史学家（如冯家昇、张荫麟等）在20世纪上半叶的研究和教科书中也采纳并推广了这一提法。这一概念高度概括了中国古代技术的杰出成就及其世界性影响，成为民族自豪感和文化认同的重要符号，但也引发学界关于是否忽略其他重要发明（如瓷器、丝绸等）的讨论。