罗马人的祖先与希腊人的祖先几乎同时进入地中海地区，在古希腊文化处于高度繁荣的“雅典时期”，古罗马人在意大利北部建立了自己共和制的国家。公元前3世纪初，古罗马人统治了整个意大利半岛，公元前2世纪中期，崇尚武力的古罗马人继续向外扩张，先后战败了迦太基人和马其顿人，公元前30年又征服了古希腊人统治下的古埃及托勒密王朝，占领了古希腊人活动的全部领土。在数年的征战期间，武功显赫的古罗马将军们对共和制产生越来越大的不满，到公元前30年，横跨欧亚非三洲的环地中海大帝国——罗马帝国终于取代了有200多年历史的罗马共和国。此后罗马帝国实行军事上的独裁和政治、行政上的统一，维持了大约两百年比较稳定的统治，罗马帝国时代的科学技术主要指的是这段时期的科学技术成就。
罗马人征服了古希腊以后，没有像古希腊人那样以理性的态度来对待自己所得到的文化遗产。罗马人并没有全面继承古希腊科学精神和方法的精华，随着时间的推移，他们甚至逐渐放弃了这些宝贵的文化遗产。所以，历史学家们普遍认为：罗马人并不是古希腊文化理想的继承者。
罗马人是一个以农业为主的民族，为了保护自己的家园和能够不断获得更多的土地，罗马人进行了多次的侵略战争。在军事和政治上，罗马人有着比较高的天赋，但是罗马人的天性和现实的生存状态使得他们在对待科学的态度上，与古希腊人有着本质上的差别，他们缺乏古希腊人对待科学问题的那种创造性、构造性的思维，相对而言，罗马人更注重实际，重视与现实生活关系更密切的实用技术问题。因此，罗马帝国期间科学技术发展的情况可大致概括为：科学的衰落，技术的发达。
罗马人在经过多年的战争征服了古希腊以后，面对着古希腊雅典时期和希腊化时期留下的丰富科学遗产，他们并没有在此基础上取得更多、更高的成就，将灿烂的古希腊文化发扬光大。罗马人虽然接受了古希腊科学的一些内容和成果，将它们用于工程技术领域，但他们却抛弃了最重要的古希腊科学精神和方法，这在科学史上是一个不容忽视的遗憾。
罗马人不像古希腊人那样，对待自然问题有着不倦的理性探索精神，在自然哲学或理论科学方面的工作基本上是复述古希腊人的知识成就。罗马人总体的国民性格是重技术轻科学，重政治轻艺术，重实际轻思想，重国家轻个人。因此，在罗马帝国时期，代表古希腊人自由探索精神的哲学和科学只是在帝国初期有一点余辉，随后就日渐衰落。由于罗马人的国民性格和当时的具体情况，罗马人只是在军事工程和城市建设等技术领域有过一些比较重要的发明创造。
在罗马帝国初期，也曾经出现过一些对古希腊文化继承得比较好的罗马学者，其中的主要代表人物有：托勒密、盖伦、卢克莱修、普林尼和塞尔苏斯等。虽然他们的大部分工作主要是在复述古希腊时期的科学知识成就，但他们的工作对于当时和以后的科学的发展有着一定的历史意义。
卢克莱修（公元前99年—公元前55年）是罗马人中继续研究自然哲学的少数学者之一，他较好地继承了古希腊的文化。其主要贡献在于发展了古希腊自然哲学中的原子论思想，卢克莱修在以长诗体裁写成的《物性论》中，全面阐述了自己的原子论观点。《物性论》是古代原子论唯一流传下来的文献。在这本著作中，卢克莱修继承和发展了古希腊时期的原子论观点，他在全面阐述古希腊原子论者哲学思想的同时，也提出了一些比较新颖的观点。他认为：物质是由永恒不变、不可再分的原子所构成，并且组成物质的原子有形状、大小和位置的差别；物质的具体性质由其原子的结合形式、数量和位置所决定；微观至宏观物质的存在与变化可以用原子运动所体现的因果关系来解释；一切自然现象（如雷、雨、风、地震和火山爆发等）的产生是由于原子的无数次相互结合而造成的；生命起源于无机界，同时也是原子运动、变化的结果，这一观点充分体现了卢克莱修的进化思想。
普林尼（公元23年—79年）可称为罗马时期的一位博学家，他著有长达37卷的科学著作《自然史》。在这部科学巨著中，普林尼对古代自然科学知识进行了百科全书式的系统总结，其内容涉及天文学、地理学、动植物学和医学等诸多学科领域。普林尼对前人的观点更多的是强调忠实性而缺乏必要的批判性，他基本上是在复述前人的观点，各种不同的观点不论正确与否都一概收纳。普林尼的最主要功绩在于将收集到的自然科学知识按条目（全书共有34707个条目）汇编，为后人研究古代自然科学知识（特别是已经失传了的古代自然科学知识）提供了宝贵的依据。
托勒密（约公元90年—168年）是近代人最熟悉的古代天文学家之一，其主要科学成就是他在系统地总结了古希腊天文学的优秀成果的基础上，写出了流传千古的《天文学大成》。这部天文学著作共分13卷，涉及了地心体系的基本构造（第一卷和第二卷）、太阳的运动（第三卷）、月亮的运动（第四卷）、月地和日地距离的计算（第五卷）、日食和月食的计算方法（第六卷）、恒星和岁差现象（第七卷和第八卷）和五大行星的运动（第九卷至第十三卷）等诸多方面的天文学知识。托勒密的工作基本上是沿着古希腊时期欧多克斯、希帕克斯等人的道路，维持和发展地心说理论。在托勒密构造的宇宙体系中，地球以静止状态位于宇宙的中心，地球之外有11层天，太阳和月亮直接绕地球旋转。托勒密在完善地心说体系的过程中，注重进行天象观测，形成了自己独特的天文学研究方法，其中最重要的是利用几何学的知识对自己建立的假说模型和天象观测的结果进行定量分析。《天文学大成》被认为是古代天文学的百科全书，直到哥白尼时代之前，一直在西方天文学理论体系中占据着权威的统治地位。
盖伦（公元129年—199年）是古代西方最著名的医生之一，其主要贡献是在系统地总结古希腊时期医学成就的基础上，将古希腊的解剖知识和医学知识结合起来并加以系统化，创立了自成体系的医学理论。同时，盖伦的医学理论也基于自己大量的解剖实践和临床治疗实践，他曾经对人体的结构和器官的功能进行过比较正确的说明和描述。由于当时的社会不允许直接进行人体解剖，盖伦只能通过解剖各种动物（如林居猕猴等）来推测人体构造，所以其对人体结构和器官功能的认识难免会出现一些不正确的地方。盖伦的人体生理学以肝脏、心脏和大脑为主要器官，他已经认识到肝脏是人体的造血器官，人体摄取的营养到达肝脏后变成静脉血，这些血液大部分通过静脉在人体全身中做“潮汐运动”；另外一小部分血液则进入心脏，在心脏中被注以“自然灵气”，并通过动脉输送至全身，给全身以活力。大脑则将心脏生成的“自然灵气”转变为“动物灵气”，支配着人体肌肉的活动，并使人有表象、记忆和思维的能力。盖伦认为动脉的功能是输送血液而不仅仅只是输送“灵气”，但他相信这些血液输送到人体各个部位后被吸收。按照现代医学的人体血液循环理论，这种说法和观点很明显是不正确的，但其意义在于它代表了当时人类试图全面阐述自身生理的一种早期尝试。盖伦的病理学主要继承了传统的“四体液说”，体液平衡表示人体健康；体液失衡则表明人体产生疾病。因此，他认为人体疾病治疗主要靠调节体液平衡，排除过剩和腐败的体液。据说盖伦一生中曾经写过131部医学著作（其中83部流传至今），其研究范围涉及到医学理论与实践的各个领域，因此，盖伦的医学理论影响很大，它曾经主导西方医学一千多年，被奉为整个中世纪西方医学的金科玉律。
在复述古希腊时期自然科学知识方面比较突出的罗马学者还有塞尔苏斯，他大约生于公元元年左右。塞尔苏斯出身于罗马贵族，自幼受过良好的古希腊文化教育。据说他用拉丁文写过好几本向罗马人介绍古希腊时期科学知识的著作，但仅有有关医学的著作流传下来，这些医学著作后来被称为罗马医学百科全书。塞尔苏斯医学著作涉及的主要内容虽然取自于古希腊人，但由于是用拉丁文写的，所以对后世的医学发展产生了较大的影响，特别是在外科学和解剖学方面。
罗马帝国时期在科学方面虽然日渐衰落，而罗马人注重实际的天性却使得他们在实用技术方面有着非常杰出的创造，并取得了令人赞叹的伟大成就。特别是在建筑工程、交通、水利和公共医疗等领域取得的成就尤为显著。
罗马时期的建筑规模宏大、结构坚固，其技术水平丝毫不亚于古希腊时期的建筑。罗建筑理论方面，罗马人也做了一定的研究工作。罗马帝国时期的著名建筑师维特鲁维（大约生活于公元前1世纪左右）所著的《论建筑》一书，在书中维特鲁维总结了古希腊时期以来的建筑经验，重点分析了古希腊爱奥尼亚式神庙、多里亚神庙和科林神庙等建筑的结构，并讨论了其中出现的有关工程技术问题。全书共分十卷，其内容涉及到建筑原理、建筑史、建筑材料、城市整体规划、民居设计以及建筑施工等诸多方面的问题。《论建筑》既是世界上第一部建筑学专著，也是一部建筑学的百科全书。它对西方建筑学的发展产生了重要的影响。
“条条大路通罗马”的成语反映了罗马帝国时期交通的发达。罗马帝国的统治者为了巩固自己的统治，很重视交通运输事业的发展，其四通八达的道路网以首都罗马为中心，总长达8万公里。当时罗马城内的主要街道都用石子铺就而成，而公路网上遇河架桥、逢山开洞，充分体现了当时相当高超的工程技术水平。
据说到公元1世纪时，罗马城的人口可能已达到了一百万。为了给城市人口提供足够的生活用水，罗马人修建了庞大的引水设施，利用兴建的引水渠从水源地向罗马城内的居民供水。从公元4世纪开始，罗马人陆续修建了9条总长达90公里的引水渠工程，同时引水渠工程逐步扩展到其他区域，除提供居民生活用水外，还提供农业灌溉用水。处于低洼地带的引水渠采用高架结构，有的还采用了虹吸技术。
医学是罗马人继承和学习古希腊科学最好的一门学科，这主要是罗马人比较重视医疗卫生事业。他们在每个行省都设置了医疗中心，城市设有医院，并开办有医学院。这些都大大促进了罗马帝国时期医学的发展。只是到了罗马帝国的后期，罗马人放弃了医生这一神圣的职业，改由奴隶们去给病人治病，这使得罗马帝国医学的发展出现停滞状态。
古希腊的科学文化源远流长，其灿烂的文化成就对西方文化的发展产生了深远影响，成为近代欧洲科学文化起源的基础。古希腊科学文化是古埃及、巴比伦以及其他东方文化与希腊科学文化相交汇、融合的产物。美国科学史家乔治·萨顿曾说：“希腊科学的基础完全是东方的，不论希腊的天才多么深刻，没有这些基础，它并不一定能够创立任何与其成就相比的东西。我们无权漠视希腊天才的埃及父亲和美索不达米亚母亲。”因此，讨论古希腊科学文化的渊源必须首先从西亚和北非的文明中去寻找答案。
亚历山大东征及其跨欧亚非大帝国的建立已为东西方文化交流奠定了基础。亚历山大远征的过程也就是吸收系统的东方文化的过程，体系严密的自然科学正是始于希腊化时代，这是古希腊科学发展的顶峰。在这一过程中，古希腊科学文化将吸收的东方文明成就重新整合，产生了具有独特风格的文化复合体，进而奠定了近代欧洲近代科学的根基。
古罗马帝国在政治、军事方面深刻影响了西方历史。但在科学思想方面却显示出局限性。面对辉煌灿烂的古希腊科学文明，不但没有将其发扬光大，甚至也没有很好的传承，这不能不说是历史性的遗憾。相对而言，我们更应该感谢阿拉伯文明，正是他们传承了古希腊文明的精华，为近代科学的复兴留存了火种。