伴随着西学的传入，中晚明的科学技术出现了新的进步。中晚明科学著作众多，如李时珍的《本草纲目》、宋应星的《天工开物》、徐光启的《农政全书》、方以智的《物理小识》、程大位的《算法统宗》、吴有性的《瘟疫论》、徐霞客的《徐霞客游记》。这些科学家几乎都是明朝有功名的士子。

　　中晚明的军事科技也有所进步，各种新式火器大量涌现。西方的佛郎机火炮、红衣大炮都迅速在中国制造和使用。还有一些专门的火器论著出现，如茅元仪所著之《武备志》。

　　天文 气象
　　西元十四世纪中叶的《白猿献三光图》（作者不详）载有一百三十二幅云图，并与天气变化联系起来，绝大部分与现代气象学原理相一致。(欧洲到西元1879年才出版只有十六幅的云图。)

　　1383年南京设京师观象台1439年造浑天仪置北京(1900年被八国联军德国劫走，1921年要回，置南京紫金山天文台) 。

　　1442年北京设观象台，1446年建晷影堂(位于北京古观象台西南侧) 。

　　1607年李之藻撰《浑盖通宪图说》刊行(介绍西方天文观阐释浑天说)。

　　 1617年张燮著《东西洋考》记载海洋占候等的详细资料。

　　1634年正式安装我国第一架天文望远镜：“筩”(yong) 。

　　1643年出版《崇祯历书》。

　　数学 物理
　　1450年吴敬撰《九章算法比类大全》。

　　1584年朱载堉著《律吕精义》出版。

　　1592年程大位撰《算法统宗》，最早记载使用珠算方法开平方和开立方。

　　1606年徐光启与利玛窦开始合译《几何原本》。

　　1613年李之藻据西人克拉维斯《实用算术概论》和中国程大位《算法统宗》编译而成《同文算指》。

　　1637年，宋应星在《论气·气声》中对声音的产生和传播作出了合乎科学的解释，他认为声音是由于物体振动或急速运动冲击空气而产生的，声音是通过空气来传播的，同水波相类似。

　　方以智在《物理小识》卷2中提出：“宙（时间）轮于宇（空间），则宇中有宙，宙中有宇。”也就是提出了时间和空间不能彼此独立存在的时空观。 在《物理小识》卷1中正确地解释了蒙气差（即大气折射）现象。

　　民间光学仪器制造家孙云球制造放大镜、显微镜等几十种光学仪器，并著《镜史》（已佚）。

　　医学
　　1406年，朱棣等主持收集编成《普济方》(载方六万一千七百三十九个，是我国现存最大的一部医方书。)

　　1567年在宁国府太平县试行中国人痘接种方法预防天花。(种痘预防天花是人工免疫法的开端，是医学史上的重大成就。十七世纪我国种痘技术已相当完善，并已推广到全国。我国种痘法于十七世纪初传入欧洲。) 。

　　1596年李时珍著《本草纲目》。

　　在南京正式出版刊行同期问世的还有《濒湖脉学》《奇经八脉考》等。

　　1601年，杨继洲著《针灸大成》。

　　1617年，陈实功著《外科正宗》(收集了大量有效方剂。他注重实践，勇于革新，创造性地进行了截趾（指）、气管缝合等外科手术，对我国外科学作出了贡献。书中对一些肿瘤也作了论述。)

　　1624年，张景岳撰《类经》刊行，同年，景岳再编《类经图翼》和《类经附翼》。

　　1640年，《景岳全书》64卷成书。

　　1641年，吴有性撰《瘟疫论》

　　王夫之在《思问录·外篇》中提出了关于生物体的新陈代谢的观念，他说：“质日代而形如一，……肌肉之日生而旧者消也，人所未知也。人见形之不变而不知其质之已迁，……”

　　农学
　　1376年，俞宗本著《种树书》(记载了多种树木的嫁接方法，如桃、李、杏的近缘嫁接和桑、梨的远缘嫁接等)

　　1406年，朱橚《救荒本草》问世(收集四百一十四种可供食用的野生植物资料，载明产地、形态、性味及其可食部分和食法，并绘有精细图谱)

　　1511年，中国种植玉米 （有疑点，可能不正确）

　　1547年，马一龙著《农说》(记载了水稻的精耕细耘、密植、育苗、移栽等的种植经验，是我国第一部运用哲学观点来阐述农业技术的著作。)

　　1582年，藩薯传入中国。

　　1596年，屠本畯著中国现存最早的海洋生物专著《闽中海错疏》(记载了沿海一带以海生无脊椎动物和鱼类为主的二百多种水族生物的形态和生活习性等。) 。

　　1608年，喻仁（喻本元）、喻杰（喻本亨）合著《元亨疗马集》(著名的兽医学著作，内容包括对马、牛和骆驼的治疗经验，至今仍有实用价值。)

　　1617年，赵蛹著《植品》(有关西红柿的种植技术等)

　　1628年，徐光启撰《农政全书》。

　　地理学
　　1405～1431年，郑和率大型远洋船队到达西洋三十余国；

　　徐霞客著《徐霞客游记》

　　1425年，《郑和航海图》编成。

　　1536年，黄衷著《海语》(记录东南亚史地与中国南洋交通情况)

　　1565年，胡宗宪编《筹海图编》记录中日交通及抗倭事。

　　1589年，出现最早的世界地图《坤舆万国全图》。

　　 1639年，顾炎武开始编著《肇域志》、《天下郡国利病书》

　　化学、冶炼及化工
　　1521年，四川嘉州(今乐山)凿成深达数百米的石油竖井。

　　1596年，《唐县志》记载以火爆法的采矿技术。

　　1596年，李时珍在《本草纲目》中记载了二百七十六种无机药物的化学性质以及蒸馏、蒸发、升华、重结晶、沉淀、烧灼等技术。

　　 1637年，宋应星在《天工开物》中记述冶炼技术时，把铅、铜、汞、硫等许多化学元素看作是基本的物质，而把与它们有关的反应所产生的物质看作是派生的物质，从而产生化学元素概念的萌芽。  

　　明代的绘画成就巨大，主要代表是气势恢弘的浙派和清丽缜密的吴派。

　　著名的书画家如擅长花鸟的徐渭、擅长人物画的陈洪绶，“明四家”沈周、文征明、唐寅和仇英，山水画大师董其昌。明朝绘画以山水和花鸟为主。人物画和社会风俗画相对较弱。

　　由于宗教艺术在明朝的衰落，明朝的雕像改以城隍、孔子、关公、岳飞等为主。

　　明代的建筑工艺创下新成就。南京和北京城池都是伟大的建筑作品。

　　南京城营建于洪武二年，完成于洪武十九年，城墙周长达66里，一般宽10-18米，高12-15米，是世界上最长的城墙。南京城突破了方正的格局，而是按照地理形势修建。皇城位于东部，市肆和居民区位于南部，西北则是军营。洪武廿三年起，明政府开始修建南京外廓，周围120里，开十六门，将雨花台和钟山都包入其中。

　　而北京城池则较为方正，体现了皇权至上的思想。明朝的宫殿建筑也十分宏伟，故宫即为例证。明朝各种历制建筑也十分严谨工整。天坛、太庙、社稷坛、孔庙都是十分巍峨庄严的建筑。明代帝陵工程浩大，可谓历代之最。

　　在明代被重建的万里长城（明长城）更是举世无双的巨作，保卫了明朝的边疆，至今依然耸立。

　　朱棣即位之后，武功昌盛，先是出击安南。后又亲自五入漠北攻打蒙古以绝后患。

　　在内政上，朱棣下令修大型类书《永乐大典》。在三年时间内即告完成。永乐大典有22877卷，又凡例、目录60卷，全书分装为11095册，引书达七八千种，字数约有三亿七千多万，且未有任何删节，这是之后的四库全书无法相提并论的。从永乐三年开始，朱棣派宦官郑和下西洋，前后七次，规模空前，扩大了明朝的影响力。

　　同年，朱棣将北平改名北京，称行在，并设立北平国子监等衙门。永乐四年，他下诏在北京修建宫殿。1409年，朱棣巡幸北京，在北京设立六部与都察院，并在北京为逝世的徐皇后设立陵寝，已经显示迁都的迹象。经过十几年的经营，北京初步得到了繁荣。1416年，朱棣公布迁都的想法，得到认同。永乐十五年开始大规模营造北京，永乐十八年宣告完工，永乐十九年正式迁都。因为永乐年间天下大治，并且大力开拓海外交流，所以有学者将这段时期称为永乐盛世或“永乐之治”。

　　但是永乐帝同样对异议者大肆杀戮，诸如黄子澄、齐泰等建文旧臣等都被杀。其中以方孝孺的“诛十族”和景清的“瓜蔓抄”最为惨烈。

　　英宗死后，儿子朱见深即位，是为宪宗。初年为于谦冤昭雪，恢复代宗帝号。又能体谅民情，励精图治，俨然为一代明君。但皇帝口吃内向，因此很少廷见大臣。琉球、哈密、暹罗、吐鲁番、撒马儿罕等国纷纷入贡。但是宪宗在位末年，好方术，终日沉溺于后宫与比他大19岁的宫女万贵妃享乐，并宠信宦官汪直、梁芳等人，以至奸佞当权，西厂横恣，朝纲败坏，民不聊生。

　　宪宗还开始了皇帝直接颁诏令封官的制度，是为传奉官。结果传奉官泛滥，舞弊成风。直到孝宗时期这些官员才全被裁撤。宦官汪直受到宪宗的宠信，张狂跋扈，透过西厂大肆冤杀普通民众与官员。不久后由于民愤四起，西厂被罢，但汪直依然握有大权。成化十八年，汪直才因言官弹劾而被贬。此外，他也是皇庄的始置者。该举措事实上鼓励了豪强兼并土地，危害不浅。

　　隆庆六年，穆宗皇帝因中风突然驾崩，年仅九岁的皇太子朱翊钧继位，改元万历。由于神宗年幼，于是由太后摄政。重臣高拱由于与太后信任的宦官冯保对抗而被罢官，相反张居正得到冯保的鼎力支持。张居正辅政十年，推行改革，在内政方面，提出了“尊主权，课吏职，行赏罚，一号令”，推行考成法，裁撤政府机构中的冗官冗员，整顿邮传和铨政。经济上，清丈全国土地，抑制豪强地主，改革赋役制度，推行一条鞭法，减轻农民负担。

　　洪武廿六年（1393年），全国耕种田地有三百六十六万零七千七顷。到了弘治十五年（1502年）也只上升到四百廿二万八千零五十八顷。而万历九年（1581年）经过张居正的治理后达到七百零一万三千九百七十六顷。军事上，加强武备整顿，平定西南骚乱，重用抗倭名将戚继光总督蓟、昌、保三镇练兵镇守长城，使边境安然。张居正还启用潘季驯治理黄河，变水患为水利。同时张居正严惩贪官污吏，裁汰冗员，但他自己本身也贪污受贿。

　　万历五年秋，张居正父亲去世，按常理他需要丁忧（解职回乡守孝三年），但张居正以为改革事业未竟，不愿丁忧。他的政敌借此大做文章，此即为夺情之争。最后在神宗和两太后的力挺下张居正被夺情起复（免于在家守孝），使得其改革并未被中断。但是，这成为了他的政敌之借口。同时，张居正利用自己的职权让自己的儿子顺利通过科举进入翰林院。张居正死后立刻被反对改革的政敌清算。张府一些来不及退出的人被囚禁于内，饿死十余口。生前官爵也被剥夺。

　　张居正死后初期，神宗尚能保持对朝政的兴趣，但不久就开始怠政。万历十五年（1587年）后，神宗就开始连续不上朝。万历十七年（1589年）元旦后，神宗以日食为由免去元旦朝贺，此后每年的元旦神宗再也不视朝。自万历十六年（1588年）后，早朝也经常看不到神宗。神宗整日在深宫中不理政事，沉浸在花天酒地之中，每年还进行选美。同时，神宗还好营建，经常大兴土木。在他廿一岁时就开始筹建陵园。

　　万历十七年，大理寺左评事上疏，称神宗沉湎于酒、色、财、气。结果被贬为民。神宗还派太监为矿监和税监搜刮民间财产，在边境上坐视女真强大。由于神宗不理朝政，缺官现象非常严重。万历卅年（1602年），南北两京共缺尚书三名，侍郎十名；各地缺巡抚三名，布政使、按察使等六十六名，知府廿五名。神宗委顿于上，百官党争于下，明廷完全陷入空转之中。官僚队伍中党派林立，互相倾轧，如东林党、宣党、昆党、齐党、浙党等名目众多，但其所议议题却不是如何改良朝政，只是人事布局而已。因此明史言：“论者谓：明之亡，实亡于神宗。”

　　神宗在位期间另外两项严重败坏朝纲的事件是东林党争和国本之争。

　　东林党源于顾宪成组办的东林书院。东林党一词则源于万历卅八年（1610年）的一次人事变动事件。起因是内阁缺人，顾宪成极力主张颇有政绩的淮扬巡抚李三才入阁，结果被反对李三才入阁的势力抹黑漫骂，东林党因此而起。东林党兴起后，朝中其它各党便集中火力攻击东林党。阉党专权后，东林党更受到严重打击。直到崇祯初年东林党才重新被启用。

　　另外一项政争是国本之争。主要是围绕着皇长子朱常洛与福王朱常洵（郑贵妃所生）。神宗迟迟不立太子，令群臣忧心如焚。朝中上下也因此分成两个派别。直到万历廿九年（1601年），朱常洛才被封为太子，朱常洵被封为福王。但是福王迟迟不离京就任藩王。直到梃击案发生，舆论对郑贵妃不利后，福王才离京就藩。

　　在对外军事方面，以万历三大征最为功勋卓著，但损兵折将极大。万历四十六年（1617年），后金努尔哈赤以“七大恨”反明，两年后（1619年）在萨尔浒之战中大败明军，明朝对后金从此转为战略防御。

　　天启六年，北京西南隅的工部王恭厂火药库发生大爆炸，造成2万多人死伤。同年熹宗在西苑游玩时不慎落水，一年后死去。接替熹宗的是其五弟信王朱由检，是为思宗，年号崇祯。他即位后，锐意改革朝政。他首先下令停建生祠，又逼客氏移居宫外。时机成熟后，思宗下令魏忠贤去凤阳守陵。魏忠贤在前去过程中得知思宗已派锦衣卫来逮捕他，便与党羽李朝钦一起自缢。思宗将其首级悬于河间老家。同时将客氏押到浣衣局处死。阉党其它分子也被贬黜或处死。阉党专权虽然结束，但其后朝中又党争不断，思宗对朝政又开始失望。并加强集权，控制百官，信用宦官。

　　明思宗在位期间，首先要面临后金的外患。最初在袁崇焕的经略之下，辽东的形势已经有所改观。此后，后金在辽东战场失利的情况下，改采越过长城，直接偷袭京师的方法攻明。崇祯二年（1629年）皇太极率后金大军包围北京城。袁崇焕回兵解围。崇祯三年，思宗因袁崇焕不作为与个人能力低下造成时局不堪，诛杀袁崇焕，此后辽东局势日益恶化。不久皇太极在盛京称帝改国号为大清公开向明朝叫板，1640年，清军攻打锦州，明军大败，次年，洪承畴投降。至此，除宁远外，辽东地区全数陷入满清的统治下。

　　另一方面，因小冰期气候变冷，农业减产，全国性饥荒。但是朝廷依旧加派“辽饷”，用于增加军费。民众苦不堪言。

　　天启七年（1627年），陕西澄城饥民暴动，拉开明末民变的序幕。此后民变风起云涌，逐步集合到王嘉胤旗下，转战于陕晋边区。崇祯四年（1631年），王嘉胤遇害，后王自用、高迎祥、李自成、张献忠等农民起义作乱。

　　1636年，高迎祥战死，李自成接替高迎祥成为新闯王。1641年，李自成攻陷洛阳，杀死福王朱常洵，缴获大批粮饷。1643年十月年李自成攻破潼关，十一月占领西安，击溃总督孙传庭于关中，传庭阵亡，明朝北方最后的主力被消灭。

　　此外，另一支张献忠领导的义军主要在南方发展，先是控制了湖广地区，之后又改进攻四川，是为大西政权。但是，两支农民义军没有合作，而是竞争的关系。

　　1644年李自成在西安宣布建国，国号大顺，年号永昌。是年华北气候严寒缺煤，李自成部得以迅速扩充攻城掠地，崇祯十七年三月，李自成大顺军攻陷大同、宣府、居庸关，十七日已兵临北京城下。十八日，大顺军攻克北京外城，宦官开城门迎李自成，致山海关守将吴三桂帅领五万关宁铁骑回救北京不及。次日凌晨，明思宗在明都北京煤山自缢，次年明思宗堂兄弟福王朱由嵩在南京登基延续明廷半壁江山，是为弘光帝。

　　李自成攻克北京后，纵容部将在京城内不惜重刑相逼大肆搜刮遂失民心，又没有及时应对驻守山海关明将吴三桂，结果走投无路的吴三桂引清兵入关。崇祯十七年四月廿一日，李自成亲率部队攻吴三桂，失败。

　　崇祯十七年四月廿九日，李自成在武英殿匆匆即皇帝位，深夜便焚烧宫殿与九门城楼，向西撤退。大顺军仅在北京驻扎四十一日。之后，大顺军接连内讧，战斗力大损，与清军交战时也连连失败。

　　崇祯十七年五月初二，清摄政王多尔衮进京。为安抚汉人笼络民心，多尔衮下令礼葬明思宗，臣民服丧三日。

　　崇祯十七年十月，顺治帝进北京。北京开始成为清朝的都城。

　　大明弘光朝廷覆灭后，在鲁王朱以海宣布监国于绍兴之时，唐王朱聿键在郑芝龙等人的拥立下登皇帝位于福州。

　　隆武帝即位后，曾联络各地抗清义军，并屡议出师北伐，然受制于郑芝龙，终无所成。首辅黄道周不得已脱离郑芝龙去江西出师北伐，北伐军进至广信府，准备攻打徽州。但兵败，黄道周被清兵逮捕，不屈而死。时鲁王朱以海在浙江抗清多次要求隆武朝廷援救，但隆武朝廷要求鲁王朱以海承认其正统帝位，否则不予出兵支援。

　　大明隆武二年二月（1646年），清军开始征福建与浙江。六月，鲁王朱以海兵败，漂泊海上。八月，隆武帝被俘后绝食而死，十一月，郑芝龙降清，隆武朝廷亡。

　　郑芝龙儿子郑成功起兵反清后，郑芝龙被清廷囚禁。永历十五年（1661年)，郑芝龙及其子孙家眷11人被清廷斩杀于北京菜市口。

　　永历被害后，全国较大规模的抗清活动就只有夔东十三家军与在台湾的明郑两支了。李自成余部在湖南抗清失败后，转移到川、鄂山区进行活动，在夔州府以东地区继续抗清，称为夔东十三家军。1662年清军开始对其进行绞杀。1664年，夔东十三家军抗清失败。首领李来亨全家自焚。

　　郑成功则坚持在东南沿海地区进行抗清活动。一度攻克过漳泉二府，取得过江东桥大捷、崇武大捷、海澄大捷、泉州大捷、护国岭大捷。永历九年清军重兵南下，郑成功退守厦门金门两地。永历十一年，郑成功被封为延平郡王。同时，郑成功带领水军向舟山群岛进发。

　　1659年，郑成功进入长江，攻占下瓜洲、镇江、江浦等地，包围南京，清廷震动。之后郑军中清军缓兵之计遭击败，被迫回到闽南大本营。1660年7月清军大举围攻厦门的郑成功，至次年春败退，郑军取得厦门大捷。

　　1661年郑成功派儿子郑经留守金厦，自己率部攻占台湾。次年（1662年）郑成功逝世。郑经从厦门来到台湾接手经营，并继续沿用永历年号。

　　1663年，郑经放弃金厦两岛。三藩之乱时郑经乘机率兵反攻大陆，攻占福建漳州等府县，一度声势浩大，但不久败退台湾。

　　1681年，清康熙帝平三藩后开始着手攻打台湾。此时，郑氏政权早已虚弱不堪，且爆发内讧。郑经去世后，1683年，康熙帝命施琅为水师提督进攻台湾。清军攻克澎湖列岛，郑克塽见大势已去便剃发投降，明廷残余势力彻底灭亡。

明十三陵