Единая Ханьская империя способствовала расцвету культуры древнего Китая. Об этом свидетельствуют значительные успехи в области естественных и точных наук и философии. Дальнейшее развитие получили письменность, литература и изобразительные искусства.

Масштабные гидротехнические работы, строительство дворцов, храмов и огромных подземных гробниц свидетельствуют о значительном развитии в ханьском Китае математических знаний. Наибольшее внимание древнекитайские математики уделяли вычислительным задачам, связанным с потребностями хозяйственной жизни. В I в. н. э. был создан трактат «Математика в девяти главах», подытоживший достижения математических знаний за несколько веков и свидетельствующий о больших успехах китайцев в этой области. В этом трактате впервые в истории математической науки встречаются отрицательные числа и даются правила операций над ними. «Математика в девяти главах» включала в себя множество задач и примеров из области арифметики, геометрии и алгебры, предназначенных для практического применения.

В это время был создан ряд точных приборов и механизмов. Накопили богатый опыт география, агрономия, медицина. Наибольших же успехов достигла астрономия.

В период династии Хань китайцы определили положение многих небесных светил и созвездий и составили карту звездного неба. Ханьские астрономы делили небо на 28 созвездий, располагая их вокруг Полярной звезды. По их представлениям, в каждой из четырех стран света находилось по семи созвездий. В 27 г. до н. э. ханьскими астрономами была сделана первая запись о наблюдении солнечных пятен.

В I в. н. э. в Китае жил крупнейший астроном древности, талантливый мыслитель Чжан Хэн (78 — 139), сделавший множество открытий и изобретений. Чжан Хэном был создан первый в мире небесный глобус, воспроизводивший движение небесных тел. Систематически занимаясь астрономическими наблюдениями, он произвел подсчет неподвижных звезд, определив их количество в 2500 светил.

Чжан Хэну принадлежит также изобретение первого в мире сейсмографа. Частые землетрясения в Китае вызывали стремление найти способ как можно скорее узнавать об этих страшных стихийных бедствиях. После многолетних исканий Чжан Хэн создал прибор, который, как свидетельствуют источники, точно указал большое землетрясение в Ганьсу. Прибор Чжан Хэна состоял из полого шарообразного медного сосуда, внутри которого был вертикально помещен маятник. К маятнику прикасались 8 пружин-рычагов, выведенных наружу. К наружному концу каждого рычага была прикреплена металлическая голова дракона, в пасти которого находился медный шарик. Отклонение маятника в сторону под действием землетрясения вызывало нажим на один из рычагов, который вследствие этого изменял свое положение. Голова приделанного к этому рычагу дракона механически открывала пасть и из нее выпадал шарик, попадавший в рот одной из 8 жаб, расставленных у основания сосуда. По тому, какой из драконов выплевывал шарик, узнавали, в каком из восьми направлений произошло землетрясение.

Сейсмограф Чжан Хэна. 
Деревянная модель, сделанная на основании записей в биографии Чжан Хэна

Успехи в технике земледелия ознаменовались появлением в это время ряда трактатов, посвященных вопросам полеводства, где были разработаны различные способы возделывания сельскохозяйственных культур. В агрономических сочинениях этого времени нашли отражение внедрения в земледелие грядковой культуры, чередования посевов, различные приемы удобрения полей и предпосевного пропитывания семян удобрительным составом, а также другие достижения. Были установлены точные сроки распахивания земли, посева и сбора урожая для многих зерновых и огородных культур.

К I в. н. э. китайцы установили зависимость урожаев от качества почвы и классифицировали почвы, разделив их на девять разрядов в соответствии с тем, какие из них наиболее благоприятны для каждой культуры. Известный ханьский агроном Фань Шэнь-чжи составил подробное исследование о способах ведения земледельческого хозяйства, обобщив накопленные к его времени агрономические знания. Он описал способы чередования посевов и приемы использования орошений, детально описал грядковую систему обработки полей.

Высокий уровень знаний по медицине позволил древним китайцам составить в I в. н. э. каталог медицинских книг, где перечислено 36 трактатов, дающих сведения по различным болезням. Был создан и первый китайский трактат по фармакологии — «Бэнь цао».