举世闻名的中国古代四大发明是：指南针、火药、印刷术、造纸。
1、 指南针
现在我们知道，地球本身就是个巨大的磁体，地球上的任何磁性物质都会受到地磁场的作用使磁体的两极指向地球的南北两极。最早发现这一现象并运用于实践的是中国人。
“司南”是指南针的祖始，它大概出现于战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，其圆底，可以放在一个平滑的平板上，并着保持平衡，而且可以自由转动。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”。
指南针的发明：
东晋的崔豹在《古今注》中曾提到一种“指南鱼”。大概是把经过磁化以后的薄铁叶做成一条空心鱼，把它放在水里，不论盛水的盆怎样转动，空心鱼的头尾始终指向南北。
后来，北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”就是说用磁石去摩擦缝衣针，就能使针带上磁性。用软木做一条小鱼，将这根磁化的针插入小木鱼体中，小木鱼在水中仍能指南。
要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘。
这样中国人的指南针就被发明出来了。指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面，特别是航海上。以往的航海，在茫茫的大海上，白天靠太阳判定方向，晚上靠天空的星辰判定方向，可是当阴天，白昼不见太阳，晚上不见星辰的时候，航船就失去了航行的方向。
到了元代，指南针已成海上指航的必不可少的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。这项技术传到欧洲，为欧洲人在地海上的航行，提供了极大的方便。
2、火药
火药是中国古代方士在炼丹的过程中所发明的。自秦汉以后，炼丹家用硫黄、硝石等物炼丹，从偶然发生爆炸的现象中得到启示，再经过多次实践，找到了火药的配方。
因为中国人曾经用硝石、硫黄和木炭这三种物质当药治过病，所以取名“火药”，意思是“着火的药”。三国时的技师马钧，用火药做成娱乐用的“爆仗”，开创了火药应用的先河。
唐朝末年，火药开始应用到军事上。人们把火药包点着以后，利用抛石机抛射出去，烧伤敌人，这是最原始的火炮。后来人们将球状火药包扎在箭杆头附近，点着引线以以后，用弓箭将火药射出去烧伤敌人。
到了宋朝，人们将火药装填在竹筒里，点燃火管上的火硝，引起筒里的火药迅速燃烧，产生反冲的推力，使它飞向敌阵爆炸，这是世界上最早的火箭炮。
中国的火药是经由蒙古人西征传到阿拉伯再传到欧洲的。欧洲人研制出了威力更大的枪和炮。
3、印刷术
在没有发明印刷术的时候，书籍都是用人工一本一本地抄写出来的，后来有人发明了雕版拓印，就是把书整章整章地雕刻在泥板或者木板上。涂上墨，一张一张地拓印下来，这样也很费时费力。而且，印一本书就要雕一回板，一旦把书印完，原来的雕版就浪费了。
公元1041——1048年（宋仁宗庆历年间），毕升发明了一种更进步的印刷方法——活字印刷术，极大地提高了印刷效率。
雕版印刷的确是一个伟大的创造，但也有不便之处：印一种书就得雕一回木板，费时费力，无法迅速地、大量地印刷书籍，一旦这部书不再重印，那雕得好好的木板就完全没用了。
到了十一世纪中叶（宋仁宗庆历年间），毕升发明了一种更进步的印刷方法——活字印刷术，把我国的印刷技术大大提高了一步。毕升用胶泥制字，把胶泥做成四方长柱体，一面刻上单字，再用火烧硬，一个字为一个印。排版时先预备一块铁板，铁板上放松香、蜡、纸灰等的混合物，把要印的字都排在铁板上，用火一烤，把每个字的位置固定。印完不用的版，那些泥烧的字在用火一烤，拆下来等再次运用。
这就是最早发明的活字印刷术。这种胶泥活字，称为泥活字，毕升发明的印书方法和今天的比起来，虽然很原始，但是活字印刷术的三个主要步骤一制造活字、排版和印刷，都已经具备。北宋时期的著名科学家沈括在他所著的《梦溪笔谈》里，专门记载了毕升发明的活字印刷术。
4、造纸
文化的发展离不开纸张的需求，人类没有发明纸的时候，只好把文字写在树皮上、羊皮上、泥板上，石头上。
到了春秋战国时代人们开始将文字刻在木简上，用绳索贯穿成册。秦汉时代，文字是用笔书写在丝布上。
东汉和帝元兴元年(公元105年)，蔡伦在总结前人用破丝织品造纸的经验的基础上，发明了用树皮、破渔网、破布、麻头等作原料，将它们打成纤维浆，再把纤维浆用一个筛网捞出来，轻轻第揭下来，放在太阳底下晒干，就成了适合书写的植物纤维纸，才使纸成为普遍使用的书写材料。这种纸被称为“蔡侯纸”。 蔡伦只是改进造纸术，而不是纸的发明人。
造纸术在7世纪经朝鲜传到日本。8世纪中叶传到阿拉伯联合酋长国。到12世纪，欧洲才仿效中国的方法开始设厂造纸。中国的活字印刷和造纸传到欧洲，促进了欧洲的文艺复兴。