自然科學史研究所是世界上少數幾個中國科技史的研究中心之一。自1957年成立至今，六十年來，研究所在中國古代科技史領域的研究歷程可劃分為四個階段。
1957~1975：學科創建與初期發展階段
重點整理中國自然科學和技術遺產，專注于以數學史、天文學史等學科門類史為主的中國古代科技史研究。在原始文獻和圖書資料的收集、整理與考證研究方面，做了大量卓有成效的工作。
1959年《中國古代科學家》出版，由所內外專家合作撰寫，堪稱研究所的開山之作。此書后經擴展，形成《中國古代科學家傳記》上、下冊。李儼、杜石然著《中國古代數學簡史》和錢寶琮主編的《中國數學史》分別于1963、1964年刊行，揭開了中國數學史研究的序幕。在此階段，席澤宗和薄樹人關于古新星、超新星的研究，則在國際天體物理學界和天文學史界產生了非常重大的影響。
1976~1986：擴展學科史與專題研究和撰寫通史階段
研究所同仁繼續重視中國古代科技史資料的匯集和考釋，并將文獻考證、考古研究和實地考察相結合，形成了一種傳統；基于專題研究，編著了具有巨大影響力的學科史和通史著作。
1978年《中國古代科技成就》出版，由所內外專家合力撰著。杜石然、陳美東等六位作者合作研究中國科技通史，著成《中國科學技術史稿》上、下冊，于1982年出版。潘吉星、張馭寰、曹婉如和鄭錫煌等在造紙、建筑、地理和制圖學史等中國古代科技史領域取得重大成果；華覺明等與所外單位合作開展“曾侯乙編鐘復原研究”項目，獲文化部重大科技成果一等獎；部分論著被翻譯成外文在境外出版，這些工作在國內外引起極大反響和關注。
1987~2010：開展重大項目和綜合性研究階段
自1990年以來，與國內外學者合作開展重大研究項目，承擔國家重大文化工程項目，產出大量專題和綜合性研究成果。在組織和團結所內外力量合作研究古代科技史方面，充分發揮了引領作用。
1990年代，陳美東主持中國科學院“八五”重點研究項目“中國古代科學技術史研究”，組織國內百余名中國科技史家陸續編撰出版了26卷本《中國科學技術史》。該叢書展示了中國古代科學技術的發展歷程與主要成就，改變了以往國內主要靠李約瑟闡釋中國科技傳統的局面。其中，郭書春主編的數學史卷、席澤宗主編的科學思想史卷和周魁一所著的水利卷分別獲得郭沫若歷史學獎一、二、三等獎。
1996年，科技部啟動“夏商周斷代工程”，席澤宗受聘為首席科學家并主持研究天象記錄，以天文學手段推定重大歷史事件的絕對年代。2002年文化部啟動“清史纂修工程”，席澤宗、韓琦等分別承擔清史“天文志”和“科技志”的纂修任務。2006年郭書春主持國家重大文化工程《中華大典·數學典》的編修工作。郭書春與法國林力娜合作研究《九章算術》，2004年完成中法對照本，2006年獲得法蘭西學院平山郁夫獎。2008年研究所組織所內外相關領域知名專家為領導同志講中國古代自然科學史，講稿經整理結集而成《走進殿堂的中國古代科技史》上、中、下三冊。
此階段，研究所還匯集同行之力編撰了天文學史、物理學史、數學史等學科總結性叢書，如《中國天文學史大系》（1979年構思，1999年成稿，2013年出版）、《中國物理學史大系》（戴念祖主編，2001、2002年出版）、《中國數學史大系》（劉鈍、王渝生主編，2000年出版）等。在古代科技文獻整理方面，自1993年始陸續出版了10卷50分冊《中國科學技術典籍通匯》。
1996年后，承擔中國科學院“九五”重大研究項目“中國傳統技術綜合研究”，設古代工程技術史和傳統工藝兩個子系列，由何堂坤、華覺明分別主持。國內百余名技術史家和文化遺產學者參與編撰多卷本《中國古代工程技術史大系》和20卷本《中國傳統工藝全集》。后者成為國家文化部門調查保護傳統工藝等文化遺產的重要學術依據，并獲得國家新聞出版總署評選的“中華優秀圖書獎”。
2010年以來：進入新的學科布局階段
2010年以來，面對新的形勢，進行了新的學科布局。在中國古代科技史方面，進一步鞏固數學、生物學、冶金和機械等學科門類史的優勢，加強天文學、農學、醫學、紡織、造紙、印刷、化工等的歷史研究，以揭示中華文明科技創造的內涵和特點，在世界視野下展現世界文明的多元性。
2011~2020年，部署重大突破方向項目“科技知識的創造與傳播”，包含多項古代科技史研究課題，采用新視角、新理論與新方法，突破傳統的“成就描述”范式或各種“中心論”的束縛，通過案例研究與綜合研究，探索古代科學技術創造和傳播的史實及機制，認識古代科技知識發展與社會、政治、經濟、文化等因素的互動關系與動力機制。其中，“絲綢之路上若干科技的傳播”課題通過考察蹄鐵、剪刀、緙絲、坎兒井等技術傳播案例，闡釋古代中外技術知識傳播的圖景，探討古代技術傳播的模式和相關理論。
2011~2015年，安排重點培育方向項目“文化遺產的科技認知研究”，調查研究典型的傳統工藝，發展新的研究方法，認知文物與遺址等遺產的科技內涵、文化價值。2016~2020年，設立重點培育方向項目“傳統制造技術的專題研究”，結合考古遺存實物和對《考工記》等文獻記載的解讀，綜合認知先秦青銅器與古代車輛的制作技術，調查研究和模擬復原古代指南針的典型技術。同時，還與高校、重要圖書館與出版社合作，組織整理、點校與研究重要科技典籍，出版《中國科技典籍選刊》。每年推出3~4種，至2020年底整理出版15種代表性科技典籍，并與出版社合作開發中國科技典籍數據庫。
總之，無論是1957~1986年的三十年還是1987年至今的三十年，研究所充分發揮引領作用，通過與國內外機構和學者的多元合作，在中國古代科學技術史的研究上取得了令人矚目的成績。今后，我們將一如既往地保持與國內外同行深入高效務實的合作，“繼前賢，開來學”，薪火相傳，在中國古代科技史領域做出更大貢獻！■