在沈括天文觀測生涯的早期，經過長期的研究，他開始修訂農歷，並在宋神宗階段修訂完成了《豐源歷》。豐源歷中再次設置閏月和新月，便於農歷符合具體的天象。沈括不是壹個關起門來學習的富家子弟。他善於把科學研究運用到具體工作中。寧八年，宰熙、沈括代表朝廷與遼作戰，對兩國邊界問題強詞奪理。沈括根據自己腳踏實地的地理知識，把工作完成到了極致。因為他能融會貫通，在元豐年間，他被派往與西夏戰爭的前線。這壹次，宋軍遭到慘敗，沈括也受到牽連。從此以後，他再也不受重視了。
沈括56歲時住在江蘇丹徒，在這裏建了壹個院子，取名“孟茜”。從那時起直到他去世，他把全部精力投入到主編《孟茜筆談》的工作中，《筆談》是對沈括生平知識的總結，記錄了他的生平研究。《孟茜筆談》共30卷，在廣為流傳的過程中有部分篇章遺失，至今仍存26卷，分為17類。大家對《孟茜筆談》最了解的應該是關於活字印刷術的記述，這是關於這壹科學技術的最早記載。沈括根據簡潔的語言表達，從制作點陣字開始，詳細描述了包裝印刷的全過程。活字印刷術的發明者是普普通通的畢升，沈括能夠拋開社會階級，依靠研究成果進行記載，顯示了他認真細致的壹面。另外，沈括對雁蕩山地形成因的研究也很科學。他能把基礎理論和實踐活動結合起來，把實地考察和大膽推斷緊密結合起來，很像當代地貌學的基本研究方法。
在《孟茜筆談》中還有對原油的詳細介紹，他明確提出了石油開采和應用的思想，這使同時代的人對他佩服不已。《孟茜筆談》的內容還包括歷史人文，還有專業章節詳細介紹藝術創作。因此，後人也將《孟茜筆談》稱為中國古代科技百科全書，其中收錄了許多現代科學家潛心研究該書，從而在科研層面獲得設計靈感的作品。