三國時期的劉徽奠定了中國古代數學的基礎，最早提出圓周率的正確演算法。南朝的祖沖之繼劉徽之後，把圓周率的數值精確到小數點後面第七位，比歐洲早了近一千年。
北朝的農學家賈思勰著有《齊民要術》一書，總結了我國北方勞動人民的生產經驗，介紹了農、林、牧、副、漁業的生產方法，是我國現存的第一部完整的農書，也是世界農學史上的優秀著作。
北魏地理學家酈道元著有《水經注》一書。《水經注》以全國水道系統為主，詳細地記敘了江河流經地區的山川、城鎮、物產、礦藏、民俗、史事等。
西晉太醫王叔和著有《脈經》，是我國現存的第一部脈學專著。東晉煉丹家、醫學家葛洪著有醫書《肘後備急方》，後經南朝醫藥學家陶弘景增補，更加完備。
三國兩晉南北朝時期，佛教得到梁武帝等統治者的支援，開始盛行。佛教在政治、經濟上勢力很大，同佛教有關的建築和石窟藝術也得到迅速發展。佛教的盛行，不可能解脫人民的苦難，反而加重了人民的負擔。因此，開始出現反佛聲音，其中最著名的是齊、梁之際的無神論範縝。他的著作《神滅論》揭露了統治階級利用佛教進行欺騙，系統闡述了無神論思想。
三國兩晉南北朝時期是中國詩歌史上承先啟後的發展時期。以曹操父子和建安七子為代表，創作了大量不朽的漢代樂府詩；以陶淵明為代表的田園詩。南北朝時期，民歌盛行，代表作是鮮卑族的《敕勒歌》和《木蘭辭》。
東漢末年，書法逐漸成為一種藝術，代表人物有曹魏時期的鐘繇、東晉時期有“書聖”之稱的王羲之。北魏時期刻有“魏碑”書法
佛教文化的盛行，使宗教畫在繪畫上佔了主要地位。這一時期，山水畫開始形成。東晉畫家顧愷之流傳下來的摹本有《女史箴圖》和《洛神賦圖》。
南北朝時期。統治階級為宣揚佛教，出現了雕刻的石窟文化，其中最著名的有山西大同的雲岡石窟和洛陽的龍門石窟。雲岡石窟和龍門石窟是我國雕刻藝術的寶庫，為世界所矚目。
