下卷5篇，《五金》介紹金屬的開采和冶煉，《佳兵》介紹兵器的製造方法，《丹青》介紹墨和顏料的製作，《麹蘖》介紹製作酒的方法，《珠玉》介紹珠寶玉石的來源。
我國古代物理知識大部分分散體現在各種技術過程的書籍中，《天工開物》中也是如此。如在提水工具、船舵、灌鋼、泥型鑄釜、失蠟鑄造、排除煤礦瓦斯方法、鹽井中的吸鹵器、熔融、提取法等中都有許多力學、熱學等物理知識。
宋應星的著作具有珍貴的曆史價值和科學價值。如在《五金》卷中，宋應星是世界上第一個科學地論述鋅和銅鋅合金的科學家。他明確指出，鋅是一種新金屬，並且首次記載了它的冶煉方法。
宋應星記載的用金屬鋅代替鋅化合物煉製黃銅的方法，使我國在很長一段時間裏成為世界上唯一能大規模煉鋅的國家。是我國古代金屬冶煉史上的重要成就之一，也是人類曆史上用銅和鋅兩種金屬直接熔融而得黃銅的最早記錄。
宋應星注意從一般現象中發現本質，在自然科學理論上也取得了一些成就。
比如在生物學方麵，他在《天工開物》中記錄了農民培育水稻、大麥新品種的事例，研究了土壤、氣候、栽培方法對作物品種變化的影響。又注意到不同品種蠶蛾雜交引起變異的情況，說明通過人為的努力，可以改變動植物的品種特性。從而得出了“土脈曆時代而異，種性隨水土而分”的科學見解，把我國古代科學家關於生態變異的認識推進了一步，為人工培育新品種提出了理論根據。
再如在物理學方麵，宋應星通過對各種音響的具體分析，研究了聲音的發生和傳播規律，並提出了聲是氣波的概念。
《天工開物》對我國古代的各項技術進行了係統的總結，全麵反映了工藝技術的成就，構成了一個完整的科學技術體係。書中記述的許多生產技術，一直沿用至近代。
《天工開物》一書初版發行後，很快就引起了國內外學術界和刻書界的廣泛注意。明末方以智《物理小識》較早地引用了《天工開物》的有關論述。
1694年，日本著名本草學家貝原益軒在《花譜》和1704年成書的《菜譜》兩書的參考書目中列舉了《天工開物》，這是日本提到《天工開物》的最早文字記載。
由此開始，《天工開物》成為日本各界廣為重視的讀物，刺激了18世紀時日本哲學界和經濟界，興起了“開物之學”。
19世紀30年代，有人把它摘譯成了法文，在這之後，不同文版的摘譯本便在歐洲流行開來，對歐洲的社會生產和科學研究都產生了許多重要的影響。如1837年，法國漢學家儒蓮把《授時通考》的“蠶桑篇”，《天工開物·乃服》的蠶桑部分譯成了法文，並以《蠶桑輯要》的書名刊載出去，馬上就轟動了整個歐洲，當年就譯成了意大利文和德文，分別在都靈、斯圖加特和杜賓根出版，第二年又轉譯成了英文和俄文。
當時歐洲的蠶桑技術已有了一定發展，但因防治疾病的經驗不足等而引起了生絲的大量減產。《天工開物》則為之提供了一整套關於養蠶、防治蠶病的完整經驗，對歐洲蠶業產生了很大的影響。
20世紀以來，日本學者三枝博音稱此書是“中國有代表性的技術書”，英國科學史家李約瑟博士把《天工開物》稱為“中國的阿格裏科拉”和“中國的狄德羅——宋應星寫作的17世紀早期的重要工業技術著作”。
天文學家和農學家徐光啟
徐光啟在青少年時代聰敏好學，活潑矯健。1581年中秀才，便以天下為己任。他在家鄉和廣東、廣西教書，白天給學生上課，晚上廣泛閱讀古代的農書，鑽研農業生產技術，還博覽古代的天文曆法、水利和數學著作。
後來，徐光啟先後結識了傳教士郭居靜和利瑪竇，接觸了西方近代的自然科學，知識更加豐富了。利瑪竇還發展徐光啟成為天主教徒。1604年，徐光啟考中進士，開始步入仕途。隨後，他擔任翰林院庶吉士的官職，在北京住了下來。
1606年，徐光啟再次請求利瑪竇傳授西方的科學知識，並建議利瑪竇同他合作，一起把希臘數學家歐幾裏得的著作《原本》譯成中文。這就是後來翻譯的《幾何原本》。
《幾何原本》譯出6卷，刊印發行。這是徐光啟引進西方科學最具代表性的一件事情，以至於後來有人這樣認為：在我國走向世界的艱難曆程中，徐光啟是一個前驅者，是西學東漸的接引人。
可惜在明朝時《幾何原本》並沒有得到重視，致使徐光啟逝世後《幾何原本》遲遲不能翻譯。直至20世紀初，我國廢科舉、興學校，以《幾何原本》為主要內容的初等幾何學方才成為中等學校必修科目。
1629年9月，朝廷決心改曆，令徐光啟主持。徐光啟從編譯西方天文曆法書籍入手，同時製造儀器，精心觀測。自1631年起，分5次進呈所編譯的圖書著作。這就是著名的《崇禎曆書》。
徐光啟在天文學上的成就主要是主持曆法的修訂和《崇禎曆書》的編譯。他“釋義演文，講究潤色，校勘試驗”，負責《崇禎曆書》全書的總編工作。此外還親自參加了其中《測天約說》、《大測》、《日纏曆指》、《測量全義》、《日纏表》等書的編譯工作。