汉武帝时期颁布的太初历是科技、天文、历法方面的一个突出成就。中国古代到战国时期已流行古六历，即黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历。这古六历都是“四分历”。所谓“四分历”就是一个回归年的时间定为三百六十五又四分之一日。

战国时不同诸侯推行的历法亦不同，大约黄河中游地区夏族后裔居住的区域就实行夏历，以寅月即农历正月为岁首，称夏正。东南方殷族所建诸侯国如宋国以丑月即农历十二月为岁首，称殷正。周王室及同姓诸侯国以子月即农历十一月为岁首，称之为周正。

秦朝奉行战国时制定的颛顼历，统一后颁行全国，以亥月即农历十月为岁首。

汉初沿用颛顼历，年代长了，日月差数得不到校正，出现了“朔(每月初一)晦(农历月终)见不到月亮的时候却见到了月亮，上弦(农历初七、初八，月亮缺上半)、下弦(农历二十二、二十三，月亮缺下半)的时候却见到了圆圆的月亮”。另外，当时社会上要求改制(改正朔)的呼声也很高。

于是，汉武帝命公孙卿、壶遂、司马迁与射姓、邓平、唐都、落下闳等二十余人共造太初历，据说这次造出的太初历“晦朔弦望，皆最密，日月如合璧，五星如连珠”,比颛顼历有明显进步，并于太初元年(前104)颁行。太初历原著失传，西汉末刘歆基本采太初历数据，改名三统历，为《汉书·律历志》收藏，流传至今。其价值是：

太初历采用夏历(今农历)以寅月即正月为岁首，至今两千多年未变。

太初历确定以没有中气(月中没有节气)月份为闰月的原则，把月份与季节的关系调整得很合理，这个办法在农历(夏历)中沿用至今。没有中气(月中没节气)与中国农历的二十四节气有关。二十四节气是将一回归年分为二十四等分，约十五天左右设置一个节气，以反映太阳在黄道上的二十四个特定位置，同时反映出气候变化的情况。

《淮南子·天文训》中说： “日行一度，十五日为一节，以生二十四时之变”。文中所列二十四节气的名称、顺序与今完全相同，即立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。这说明二十四节气的设置在西汉初期已经完善。

这二十四节气中，处在农历的月头，如立春、惊蛰、清明、立夏、芒种、小暑、立秋。白露、寒露、立冬、大雪、小寒，叫十二节气。其余十二个节气在农历月中的就叫中气。这十二个中气有雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪、冬至、大寒。

太初历颁布之前，汉初历法“一般都将闰月置于年终或某个固定的月份”。这种置闰法不利于协调二十四节气与气候的变化，不利于协调晦朔、上弦下弦与月亮出没圆缺的关系。太初历确定以没有中气的月份置闰的方法有助于解决上述问题，协调了二十四节气与气候变化的关系，这对古代指导农业生产具有重要意义，并且一直沿用至今，这是中国古代科学史上的一个光辉成就，至今仍流传着这样的农谚： “种田无定例，全靠看天气。立春阳气转，雨水沿河边。惊蛰乌鸦叫，春分滴水干。清明忙种粟，谷雨种大田。”

太初历中五星会合周期的精度也有明显提高，并根据五星在一个会合周期内的运动规律，总结出推算金、木、水、火、土五星位置的方法。这五颗行星在天空运动的路线距黄道很近，且很高，因而极易引起人们注意。五大行星又分别被称为岁星(木星)、荧惑(火星)、太白(金星)、填星或镇星(土星)、辰星(水星)。

五大行星中木星(岁星)最早为人瞩目，大约公元前2000年左右人们就知道它十二年绕天一周，在习惯上称之为岁星。约战国时，人们已知它绕行一周天不是整整十二年。

《太初历》中认为它绕行一周天为十一点九二年，东汉时又认为是十一点八七年，现代的精确值认为是十一点八六年。这说明《太初历》中确定的数值比以前精确了一步。

五大行星和地球都围绕太阳运转，水星、金星这些内行星(比地球离太阳近)仿佛总在太阳两边摆动，当它们离地球最远时，正好和地球分别处于太阳两边，三者成一条直线方向时，就叫上合；当它们离地球最近，正好走到太阳与地球中间而成一直线时，叫下合。在上合或下合时，行星皆为太阳的强烈光芒吞没，肉眼难以分辨。

对火星、木星、土星这些外行星而言，离地球最远时，恰好与地球分处太阳两端，从地球上看与太阳成一直线，就叫合；当离地球最近，地球处于太阳与外行星之间时，叫作冲。内行星从上合到下一次上合，从下合到下一次下合；外行星从合到下次合，从冲到下次冲，就是行星的一个会合周期。

战国时《甘石星经》测得水星的会合周期是一百二十六日，《太初历》说是一百一十五点九一日，现今的测定值是一百一十五点八八日。战国时甘氏测定的木星的会合周期是四百日，《太初历》给的数值是三百九十八点七一日，现代测定值为三百九十八点八八日，二者极为接近。

根据五大行星的会合周期，便能测定出各行星在天上的方位。《太初历》对五大行星会合周期的测定较过去有了进步，测定其在天上的方位就会比较准确。

《太初历》还提出了一百三十五个月是交食周期，这期间发生月食二十三次，还说到了发生月食的月份的算法。《太初历》只提及月食，没谈到日食，但二者是同一道理。月食是地球进入太阳和月亮之间而发生的现象，其时地球挡住太阳光，地球的影子遮住了月亮的全部和一部分。

太初历也有不足之处，但太初历已有造历理论，具备了节气、朔望、五星、交食周期等常数及推算方法，是全世界最早的天文年历刍形，为后世历法树立了范例。所以，其在历法方面的进步作用不可低估。

炼钢技术的出现。春秋中后期中国已出现并逐渐使用了铸铁，春秋后期又出现了钢，战国时又出现了生铁柔化技术，这使中国冶铸钢铁的技术大大领先于世界。

西汉中期中国又出现了炒钢新技术。这种技术，就是将生铁加热成半**、半固体状态，进行搅拌，利用空气或铁矿中的气进行脱碳，获得熟铁或钢的新技术。

西汉中期已存在的河南巩县铁生沟冶铁遗址发现有低温炒钢炉一座，就说明那时炼钢技术已经出现。铁生沟冶铁遗址的冶炼设备， “已经能炼出质量较高的低碳钢”。

值得注意的是铁生沟各种冶炼炉内及附近所出的煤块、煤饼和煤渣，说明中国在西汉中期已用煤冶铁确系事实。炒钢技术的出现和用煤冶炼钢铁，使冶铁业可向社会供应大量优质熟铁和钢料以满足生产和战争的需要。

汉武帝时期，中国有了先进的冶炼铁、钢的技术，还有用这种先进技术武装起来的冶炼场。以河南巩县铁生沟冶铁遗址为例，冶铁遗址面积为二万一千六百平方米。发现有炼炉十八座，熔炉、锻炉各一座，共二十座。

炼炉中有一种圆形炼炉，直径1.8米，残高为1.5米，炉体高大，温度高，可炼优质生铁，甚至可以炼出熟铁和钢。这无疑是武帝时铁官管辖下的一座官营钢铁冶炼遗址。

汉武帝时兴修水利、对匈奴等的战争、推广新式农具，需要大量的钢铁制品就是靠当时这些先进的冶炼场供应的。

汉武帝时期中国先进的铁器、冶铁技术不断向偏远地区传播。汉朝法律规定“吏民不得持兵器及铁出关”,在京城长安这类货也不许胡人“市买”。

虽然如此，非法买卖的现象仍然时有发生，浑邪王降汉后在长安期间，因胡人“市买”兵器、铁器等货物，长安商人犯法当死者五百余人就是一例。中国的铸铁技术在汉武帝时期还传入了大宛。

原始纸的出现。汉武帝时期中国出现了最早的纸。在陕西西安灞桥一座墓葬中出土了中国最早的纸标本。其外观呈米黄色，已裂成数十块碎片，最大的碎片长、宽各约十厘米，厚零点一四毫米，其年代不晚于汉武帝元狩五年(前118)。

居延肩水金关遗址出土了一件同宣帝甘露二年(前52)木简共存的麻纸标本，时间约与木简纪年相当，出土时揉成一团，展开后最大的一片长、宽为21×19厘米，色泽白净，薄而匀，一边平整，一边稍起毛，质地坚韧。

鉴定得知，这片纸是以苎麻成分为主，是由废旧麻絮、绳头。布料等制成的。对宣帝时居延出土的上述纸标本，都一致肯定是纸，但评价高低上有不同。

宣帝时期的纸已经屡被发现，在新疆罗布淖尔汉代烽隧亭址中，发现了一片与宣帝黄龙元年(前49)木简共存的纸片。

在敦煌烽燧遗址中也发现了宣帝时期的纸。可知，至迟在西汉中期，已经出现利用废旧麻料抄造成的初级形态的纸张。

从武帝时期西汉国都长安灞桥发现的原始纸，到宣帝时新疆和西北边郡不断发现原始纸，都说明中国在公元前的一个多世纪中已经出现了纸。

汉武帝时期中国就出现了原始纸，这为东汉时期出现的“蔡侯纸”奠定了坚实的基础。

推广新式农具汉武帝时期，生产工具也有大的进步。如埋葬武帝兄长中山靖王刘胜的河北满城汉墓二号墓发现了一件大型铁犁铧。这种大型铁犁铧可深耕，能提高工作效率。西汉中期以后这类大型铁犁铧日益普遍，有的长、宽均达四十厘米以上，最重的达十五公斤。

西汉中期以后，犁壁的得到了普遍使用。犁壁的作用是可翻上、松土、开沟、培垄，把下面的土翻上来经太阳晒有杀虫作用。

耧车(耧犁)的发明与推广是汉武帝时期在农具方面的又一创新。

《齐民要术》卷一引崔蹇《政论》说武帝末年令赵过为搜粟都尉，用耧车播种，其法“三犁一牛，一人将之"“日种一顷”。而东汉末辽东地区用长辕犁耕种， "用两牛六人，一日才种二十五亩”。

二者劳动效率相差悬殊，显现出武帝末年西汉龙凤纹重环玉佩推广耧车等新式农具对提高劳动生产率的作用。赵过所推行的三脚耧(土法播种器),后世有畜力、人力拖曳两种。

汉武帝时期新式农具的推广和发明，极大提高了劳动生产，在中国历史上有重大影响，在人类农业发展史上也有着崇高的历史地位。