他是一位多才多艺的杰出科学家，在天文、历法、数学、物理、化学、生物、医学、历史考古、音乐、美术、工程技术等许多方面都有着卓越的成就。
他还是一位进步的政治家。
他晚年写的《梦溪笔谈》一书，被英国科技史专家李约瑟誉为“中国科学史上的里程碑”。
他出生在一个中下层官吏的家庭。那时江南的社会经济已相当繁荣。生产工具先进、生产水平较高，人口也大幅度增加，科学技术空前发展起来。
他的父亲、母亲以及周围的亲属都有很高的文化素养。其中的一些亲属还是当时著名的学者、诗人和科学家（周生春《沈括亲属考》）。
少年时代，沈括受过母亲教育。
他跟随着父母赴任于泉州（今福建泉州市）、简州平泉县（今四川简阳）、润州（今江苏镇江市）、江宁（今江苏南京市）和今天的苏州、杭州等地。
他也曾在当时的首都今河南开封居住过几年。
从22岁做江苏沭阳县主簿（县令助手）起，沈括开始了长达40余年的官宦生涯。这时他曾对当时的《图经》进行实地考订，修改了其中与实际不符的地方。
又研究了古代弩机。此后，他曾任过东海（今江苏东海）、宁国（今安徽宁国）、宛丘（今河南淮阳）等地的县令。
公元1063年沈括在苏州参加科举考试，名列前茅，中进士第。公元1066年被召到京师（开封）参加皇家图书馆做图书的编校工作。
并非主管朝廷天文、历法的科学研究机构。公元1073年沈括奉命到两浙（江西、浙江）等地设计水利工程。公元1074年又主持制造兵器。
公元1075年他作为“国信使”到当时辽朝的上京（今内蒙巴林左旗），进行外交活动。
公元1081～1082年他主持军务到前方与西夏作战。因他人之过，以指挥失误罪贬官，后即迁住随州（湖北随县）。公元1085年移居浙江嘉兴。
公元1087年完成了历时12年、五易其稿的《守令图》（天下州县图）计20幅。
公元1088年移居润州（江苏镇江市）梦溪园，著《良方》、《梦溪笔谈》、《补笔谈》、《续笔谈》、《忘怀录》等35种著作（张家驹：《沈括》，上海人民出版社，1978年）。
沈括受家庭和时代熏陶，接受儒家正统派孟子的思想，对“仁政”极为推崇。
为推行“仁政”，在实践上他主持疏浚沭水，使7000多顷土地得到灌溉。又力排众议，主张修复安徽芜湖的“万春圩”水利工程。
公元1072年主持疏浚汴水道。他的自然观又受到道家的影响，喜欢观察与研究一些奇特的自然现象，并探本源力图弄清其中的道理。
他自幼开始，辗转旅居祖国各地。长期的旅行生活，极大地丰富了他的实际知识。
他所到之处，为了弄清科学技术问题，向一切有实际知识的人，其中包括工人、农民、药师，“百工”、“野老”，虚心、诚恳地求教。
他随时留心观察与总结民间各行各业的科学技术成就。开创了通过观察和实验来认识自然现象与规律的途径。
他自己总结认识论说：“目睹其验，始著于篇”。