沈括記錄了人工磁化的方法，並用人工磁化針來作試驗，對指南針進行深入研究。
沈括比較了指南針的四種裝置方法：水浮法，碗沿法，指甲法和懸絲法，指出懸絲法最優，並做了相應的分析。
磁偏角指地球表麵任一點的地磁子午線與地理子午線的夾角，即磁針靜止時，所指的北方與真正北方的夾角。
沈括在世界上最早經實驗證明了磁針“能指南，然常微偏東”，即地磁的南北極與地理的南北極並不完全重合，存在磁偏角。
在光學上麵，沈括通過觀察實驗，對小孔成像、凹麵鏡成像等原理作了準確而生動的描述，他用“礙”的概念，礙也就是現在的焦點，指出了光的直線傳播、凹麵鏡成像的規律，並把光通過“礙”成像稱之為格術，即現代光學中的等角空間變換關係。
沈括還對平麵、凹凸麵等鏡麵成像的不同進行研究，注意到表麵曲率不同與成像之間的關係，並以此對“古人鑄鑒”時正確處理鏡麵凹凸與成像大小的關係進行了研究與分析，提出若將小平麵鏡磨凸，就可“全納人麵”。
在聲學上麵，沈括通過對聲學現象的觀察，注意到音調的高低由振動頻率決定，並記錄下了聲音的共鳴現象，這比西方早了五百年。
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在化學上麵，沈括更是牛叉。
這也是扶蘇最為看重的地方。
據沈括《夢溪筆談》記載，信州鉛山縣有苦泉，也就是現在的硫酸銅溶液、流而成澗。
舀取泉水煎熬，就能得到膽礬，也就是硫酸銅，熬製膽礬就能生成銅，熬膽礬的鐵鍋，日子久了也會變成銅。沈括的這段記錄，即濕法煉銅，利用化學置換反應的方式提煉金屬。
膽礬化鐵成銅的記載古已有之，西漢淮南王劉安《淮南萬畢術》、東晉葛洪《抱樸子》均有類似記載。
據郭正誼考證，沈括的記載錄自中唐時期成書的《丹房鏡源》。
但直到宋哲宗紹聖五年，張潛主動將《浸銅要略》獻給朝廷，在北宋政府的大力提倡下，膽銅法生產才被迅速推廣開來。
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沈括還曾經用過“石油製墨”。
世界上最早記載有關石油的文字，見於東漢史學家班固所著的《漢書》。
在華夏的曆史上，石油曾被稱為石漆、膏油、肥、石脂、脂水、可燃水等等，直到北宋，沈括才在世界上第一次提出了“石油”這一科學的命名。