《天工開物》及其作者宋應星，出現在16、17世紀之間，即明代（1368～1644）末期和清代初期。當時歐洲正處於文藝複興時代，其特點是封建製走向崩潰，資本主義正在興起，隨之而來的是科學革命和技術的迅猛發展。自然科學從此進入了近代階段。這是曆史上的大變革時代，在社會、經濟和科學技術等方麵的大變動，就像一次巨大的地殼運動，在地球另一邊的中國也發生了反響。史學家把中國16、17世紀這個時期稱為“天崩地解”的時代。《天工開物》就是在這樣的背景下產生的。
中國封建社會在延續了兩千多年後，到明代已進入後期。明中葉以後由於社會生產力的提高和商品經濟的發展，在有些地區出現了新經濟因素，既表現在社會經濟關係中，也表現在工農業各部門的內部結構中。毫無疑問，這些新情況促進了科學技術的發展，因而使明代科學具有不同於前代的特點。科學界的代表人物，如李時珍（1518～1593）、徐光啟（1562～1633）和宋應星（1587～1666）等人，雖和歐洲的伽利略（G.Galiei，1564～1642）、維薩裏（A.Vesalius，1514～1564）和阿格裏柯拉（G.Agricola，1494～1555）等人相距遙遠，鄭和（1371～1433）的航海路線雖然不同於哥倫布（Cristoforo Colombo，1451～1506），然而明代的中國科學界畢竟以自己的方式參與了這場全球性的科學技術複興的運動，並作出其力所能及的貢獻。明代科技在中國曆史上處於承前啟後的總結性發展階段，明代科學界代表人物具有充滿新時代氣息的別開生麵的特色。
農業和手工業各部門的生產在明代繼承了以往曆代的成果，又從國外引進並在國內推出新產品和技術，在傳統基礎上有進一步發展和充實，生產技術水平得到全麵提高，因而明代一些科技著作多有集大成的性質。《本草綱目》、《農政全書》和《天工開物》都是這方麵的代表作，它們不隻在國內，而且在國外也產生了良好影響。明代大科學家還具有與文藝複興時期西方科學巨人類似的氣質，他們多才多藝、學識淵博，有長途旅行的經曆，在不同專業領域內放出光芒，為科學事業熱情而勤奮地工作，在思想上有唯物主義傾向。他們還對傳統錯誤觀念持批判精神，注重實踐，基於大量觀察、調查和試驗資料而寫出著作，決不停留在故紙堆中。在討論《天工開物》產生的時代背景時，必須把明代科學的這些特點考慮進去。
明代農業是相當發達的。農業生產中主要作物是稻、麥等糧食作物和棉、麻等經濟作物以及若幹油料作物，還有桑蠶、果樹等農副業。稻的生產在全國口糧中占十分之七，而水稻的生產水平已達到相當高的水平，在浸種、育秧、插秧、耘稻和稻品加工方麵都有一套較成熟的經驗。為解決人多地少的矛盾，明代農業生產中采取了一係列措施，諸如提高單位麵積產量，增加複種指數，改進耕作栽培技術，推行多熟製的精耕細作，發展間作、套種和多糞力田等。南方地區推廣水稻一年兩熟或三熟製，北方黃河流域則形成兩年三熟或三年四熟製，通過棉麥套種、糧豆或糧菜間作來提高複種指數。小麥移植是從明代才發展起來的新技術，而冬穀法是北方興起的早播早收技術。
與此同時，各地還培育出許多優良作物品種，以水稻為例，據明人黃省曾《稻品》稱，嘉靖年間（1522～1566）在蘇州地區有38種稻，《天工開物》也記載了江西的一些優良稻種。以砒霜和肥料拌秧，是這時采用的新技術。由於充分利用多種肥源，提高了土壤的肥力。與農業有關的水利也受到很大重視，普遍使用各種簡便機械，如筒車、龍骨水車、拔車等灌溉供水。在加強施肥，追肥和田間管理的同時，也注重防治病蟲鼠害，廣泛施用砒霜等農藥。為擴大耕地麵積，明代在各地開展了墾荒、圍水造田和興修水利等農田基本建設，並很快見到效益。
明代經濟作物栽培麵積的顯著增加，是當時的商品經濟在農業方麵的反映。棉花種植遍及南北，江蘇鬆江、河南、河北、山西和山東等省是著名產棉區，隻鬆江一地，墾田凡二百萬畝，大半種棉，故總的植棉麵積在百萬畝以上。甘蔗種植以福建、廣東為盛，就地熬糖，產品遍行天下。福建泉州是荔枝、龍眼的專業區，附山之民將田易為果園。這些經濟農作物專業區，在明代以前是少見的。其他如各種油料作物、茶、漆、油桐和植物染料的種植，都比前代有進一步發展，通過商業渠道行銷各地。明代萬曆年間（1573～1619）還從國外引進甘薯、玉米等高產作物和煙草、落花生等經濟作物，解決了甘薯留種問題，使之逐步由南向北推廣，在某種程度上改變了人們的食物構成。