造纸术、指南针、火药和印刷术是中国古代的四大发明。这四大发明中，除造纸术是在汉代发明的以外，其余三项，尽管有的从它的起源来说可以追溯到更早，但是作为成熟的可供实用的技术，都是在中国历史上隋唐宋元这一时期创造和推广使用的。这也说明了这一时期是中国的科学技术发展的高峰期，当时的中国遥遥领先地走在世界科技发展的前列。
让我们先来看看纸的发明。
大约在3500年前，中国历史上的殷商时期，我们的诅先就创造了文字，但那时还没有纸。文字是刻在乌龟壳或野兽的骨头上，所以后来的学者发现这种文字后，称它为“甲骨文”。乌龟壳和兽骨的数量毕竟有限，要是只有很少数的人才使用文字，问题还不大。后来，文化渐渐发展了，使用文字的范围和人数也渐渐扩大了，乌龟壳和兽骨自然就不够用了。于是，人们就找到了来源广泛的竹子或木头来代替龟壳、兽骨。把竹子和木头削成一块块薄薄的板，称为“竹简”或者“木简”，再把字刻在上面。竹简和木简当然不愁来源，但是使用起来仍然不方便。据史书上汜载，当年秦始皇每天批阅公文，所看竹简的重量加起来要超过60公斤。西汉时，有个名叫东方朔的大臣给皇帝写了封信，竟用掉3000根竹简，这封信要两个壮汉才拾得动。
公元前220年时，秦国的大将蒙恬发明了毛笔，接着又有人发明了墨，有了这两样法宝，我们的祖先就开始用丝织的绢来代替竹简和木简。把字写在绢上，这样自然比用刀在竹简、木简上刻字要大大前进一步了。丝绢的价格当然要比竹简、木简贵出许多，所以用得起的人是很少的，更多的人仍然只能把字写在竹简或木简上面。
丝绢用起来方便，可是太贵。有没有比丝绢便宜，又跟它用起来一样方便的东西呢？这样的东西在汉朝时被我们的祖先找到了，它的名字叫“赫蹄”。原来，上等的茧子用来缫丝织绢、次等的茧子用来做丝棉，做丝棉时，先把茧子放在水里煮沸，再拿到河水中去漂冲，经过这些工序后茧子才会散开，然后才能做丝棉。人们在漂冲丝茧的过程中，经常看到在篾席上留卜一层薄薄的丝絮。把它揭下来晒干后，就是“赫蹄”了。这就是最早的“纸”。不仅能用来写字，而且也用来包装物品。“赫蹄”尽管比丝绢便宜，但它毕竟是以茧子作原料的。不仅数量有限，身价还是比竹木简贵。所以可以想象，这些限制都大大影响了它的广泛使用。
公元105年的汉和帝时期，宫中有个叫蔡伦的太监，专管监制皇宫里使用的器物。当时，社会的政治、经济、文化发展迅速，人们对纸的需要也越来越迫切了，无论是朝廷、贵族还是平民百姓都希望有一种价廉物美并且能大量生产的纸。这个任务就落到了蔡伦的肩上。
为了造出这样的纸，蔡伦煞费苦心。最后他从人们用麻料织布的工艺中得到启发，发明了造纸的方法。
原来，当时的人们是用麻布来做衣服的。用麻料织布只要沤麻，沤麻的工艺跟用次茧作丝棉要经过漂冲一样，结果也会在篾席上留下一层薄薄的麻絮。他和许多能工巧匠共同商量研究，终于总结出一套漂麻造纸的工序：一分离、二捶捣、三交织、四干燥。后来，他又创造出用树皮、废麻、破布、旧渔网等作原料的造纸方法。
蔡伦把自己的成果上报朝廷，皇帝很是赞赏，下令全国推广。由于这种造纸方法容易掌握，又有丰富廉价的原料，所以造纸业就得到了大规模的发展，纸张的大量生产，自然促进了文化的发展。纸的发明，是我们的祖先对人类文明的巨大贡献。
公元114年，朝廷因蔡伦造纸有功，封他为“龙亭侯”。人们就把他发明的这种纸称为“蔡侯纸”。唐朝以后，中国的造纸术传到日本和中亚的阿拉伯国家，又通过阿拉伯国家传到欧洲和非洲，17世纪末又通过英国传到它的殖民地北美洲。
在人类文明史上，跟纸的发明关系最密切的发明是印刷术。印刷术的发明是中国占代对人类的又一项伟大贡献，它与纸的发明一样，对于人类文明的进化是难以估量的。难怪人们称誉印刷术是人类“文明之母”，这是一点也不过分的。
发明印刷术，必须先有纸墨等物质条件和刻印的工艺技术条件，这些条件在蔡伦造纸以后都已经充分具备了。大约在公元7世纪的唐代初年，受印章篆刻和拓碑这两项技术的启发，雕版印刷术应运而生。雕版印刷的具体方法是，先把要印刷的文字写在薄纸上，再把纸反贴在一块木板上，然后依字样用刀刻出反写的字来。这时木板就好比是一方图章，在木板上涂上墨，把白纸覆在上面，再用干净的刷子在纸背轻刷，最后再把纸揭下来，一幅书页就印好了，这几道工序就跟拓碑的工艺一样。把书页依次装订起来，就成了一本书。雕版印刷比起手抄来，它的优越性是显而易见的，但是它的不足之处也非常明显：首先，雕刻版子非常费时费力；其次，雕版中如有错误，往往将错就错，因为要想更改是非常困难的；第三，用过的版子就报废了，这浪费也是巨大的。所以人们一直在探寻改革雕版印刷术的途径。
11世纪中期，宋朝庆历年间，出了一个名叫毕昇的发明家，发明了活版印刷术，使印刷技术进入了一个全新的发展时期。
毕开是个从事雕版印刷的工匠，当时他跟许多人一样，还在摸索新的印刷方法。他晚上下工后，琢磨着如何才能使印刷更快、更简便。他从印章上得到启发，他想如果把一个个字刻成一个个印章，再把它们按文稿排列起来不就能印刷文章了吗？用好后拆掉，这些“印章”以后仍然可以再用。有了没想，他就开始千起来，花了一年多时间，他刻了3000多个木活字。接着，他又用蜡和松香把木活字粘在一起，进行试印。由于木质纹理有疏有密，沾墨水后伸缩度不同，版面会高低不平，印的张数多了，字迹也就越来越模糊。再加上用松脂、蜡等东西来粘字模，用完后很难取下。试验失败了，这一年多的努力也就顿时付诸东流。可是毕昇毫不气馁，决心寻找新的材料，它既能刻字，遇水又不易膨胀变形，用后还要能很容易地取下来。
有什么材料能符合这样的要求呢？毕异苦苦思索着。一天，他的妻子看到家里盛水的水缸，心想：这不就是不吸水的东西吗？便把这个想法告诉了毕昇，毕昇听了立时觉得茅塞顿开。对呀，水缸是泥做的，那材料真是取之不尽，用之不竭。水缸上花纹是在泥坯时刻的，非常容易，泥坯煅烧后又坚如铁石。假如在土坯上刻字，煅烧成陶瓦活字，不是再理想不过了吗？想到这里，毕昇立刻动手试验起来。他赶紧去找制缸的匠人，学会了这套本领，接着又辛苦了一个多月，做成了5000多个陶瓦活字。