在春秋战国数学发展的基础上，秦汉时期出现了我国最早的一批数学专著，《周髀算经》和《九章算术》是流传至今最古老的算书。这两部古算书虽成书于西汉，但皆不是一时一人之作，而是经过多人修改和补充而最后完备起来的，其中不少内容反映了先秦的数学成就。《周髀算经》二卷，上卷的第一部分记录的是周公与商高的对话，涉及勾股定理与表、圆和方的使用，以及高与远的测量。第二部分是陈子和荣方的对话，主要讨论日影；下卷记载了与太阳的周年运动有关的计算，讨论了恒星的中天、二十八宿、十九年闰周等天文学问题。《周髀算经》至今仍有宋刻本流传于世。
今本《九章算术》是从《永乐大典》中辑出的刘徽注本，共九卷，每卷一章，分列246个问题进行解答，类如一部习题集。书中记载了当时世界上最先进的分数四则运算和比例算法，解决各种面积和体积的算法，以及利用勾股定理进行测量的手段。其较高的成就还在于代数方面，如记载了开平方和开立方的方法，求解一般一元二次方程的解法，还有联立一次方程的解法，这些都比欧洲的同类算法早出1500多年。书中所提出的负数概念以及正负数的加减法运算法则，也是世界数学史上处于第一位的。《九章算术》对后世的影响大大超过了《周髀算经》，它在宋以前一直是人们学习数学的教科书，它的著述体例，也常为后世许多数学著作所仿效。
魏晋南北朝进一步充实和发展了古代数学体系的内容，唐代编纂的《算经十书》中，就收入魏晋南北朝的数学典籍七部，其中包括魏晋时刘徽的《海岛算经》，今存《永乐大典》辑本；魏晋时成书的《孙子算经》，此书佚名，今存；南北朝时夏侯阳的《夏侯阳算经》，此书今佚，仅存六百余字；南北朝时张邱建的《张邱建算经》，此书今存；南北朝时祖冲之的《缀术》，此书今佚，在此书中，祖冲之将π值由刘徽的“3．141024”进一步推算为“3．1415916”和“3．1415927”之间，成为世界上第一个最精密的圆周率，这一计算结果今保存在《隋书·律历志》中；此外，还有北周时期甄鸾的《五曹算经》与《五经算》，此两书流传至今。
在中医学方面，秦汉魏晋南北朝之间出现了张仲景、华佗、王叔和等一批中医名家，他们把中医医药学推进到一个崭新的发展阶段。据《汉书·艺文志》记载，汉成帝河平三年(前26年)整理国家所藏医书时，就已有“医经七家，二百一十六卷”，“经方十一家，二百七十四卷”。在此基础上，西汉中医学又产生了一批重要的中医典籍，成书于汉代的《神农本草经》，是我国现存最早的药物专著，它概括了战国、秦汉以来药物知识和药物学基本理论，收载植物药252种、动物药67种、矿物药46种，共365种。它对各种药物的主治、产地等都有详细记载，并根据其性能和使用目的分为上、中、下三等。它提出了医方中主药与辅助药之间的“君、臣、佐、使”配伍原则，以及药物的“四气五味”学说，这些理论反映当时的药物学已经达到一定的水平。
东汉大医学家张仲景的《伤寒杂病论》，则创造性地继承了《黄帝内经》的学术思想，是一部基础理论与实际治疗密切结合的临床医著。《伤寒杂病论》原著已佚，今本是由晋代王叔和整理成的《伤寒论》和《金匮要略》两部分，前者10卷，计397条，载方113首，专论伤寒一类急性传染病；后者6卷，25篇，载方262首，以论述内科、外科、妇科等杂病为主要内容。《伤寒杂病论》从辨证到立法，从立法到拟方，从拟方到用药，环环紧扣，形成了一整套辨证论治的原则，为我国的中医治疗学奠定了基础。
魏晋南北朝时期，我国传统的医药学进入一个广泛总结整理的阶段。晋代名医王叔和除整理张仲景的《伤寒杂病论》外，还对历史上的脉学著作进行了系统的归纳，撰成我国现存最早的脉学专著《脉经》10卷，书中列举了24种脉象，对每一种脉象都作了简明扼要的概述，中医学中独特的针灸治疗技术，亦由晋代的皇甫谧总结为《针灸甲乙经》12卷，全书分118篇，记述单穴49个、双穴300个，共349个经穴，并具体指明了针刺深度、留针时间和艾灸时间，是我国现存最早的针灸学经典著作。另外，此期还出现了西晋葛洪的《肘后方》，南齐陶弘景的《神农本草经集注》，刘宋雷教的《炮炙论》等著名医著，前两者流传至今，后者仅有辑佚本传世。
