《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献、百科全书式的著作，其杰出成就表现在以下几个方面：
在天文历法方面。作者改造了浑仪、浮漏、圭表等天文仪器，并利用改进的仪器，连续观测3个月，绘制星图200余幅，得出了极星离天极3°有余的结论；利用改进后的浮漏，进行10余年的测量，第一次从理论上推导出冬至日长度“百刻而有余”、夏至日长度“不及百刻”的结论。另外，书中还记载了作者首创的“十二气历”。
在数学方面。记载了作者首创的隙积术和绘圆术，开辟了我国传统数学新的研究方向。
在地质地理方面。记有浙江雁荡山的地貌特征，并指出是流水侵蚀作用造成的；又记述了河北太行山的山崖间发现蚌壳之化石，从而推断出华北平原乃泥沙淤积而形成。
在物理学方面。记有指南针发明和应用以及地球磁偏角的发现等重要事件；记述有作者关于球面镜成像的实验；还记述有演示月亮盈亏的模拟实验以及演示声音共振的实验等。
在化学方面。记载有利用钢铁离子置换反应；记载有湿法冶铜方法“胆铜法”，以及灌钢法和冷锻铁甲法。
在医药学方面。记述有人体解剖生理学，还论述了人体新陈代谢的原理。也记述有大量植物、矿物药物的特征、性味和功效等。