中國是世界上機械發展最早的國家之一。中國古代在機械方麵有許多發明創造，在動力的利用和機械結構的設計上都有自己的特色。許多專用機械的設計和應用，如指南車、地動儀和被中香爐等，均有獨到之處，古代金屬冶鑄技術發明時間較早，且技術精湛。如商周青銅器樸質雄渾，春秋青銅器纖細精巧，形成了中國古代青銅器的獨特風格。已發現的中國最早的青銅器如甘肅東鄉馬家窯出土的銅刀，距今已有4800年左右。
一、春秋（公元前770年）以前的機械
在中國大約40萬～50萬年前就已出現加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖狀器等原始工具。4萬～5萬年前出現磨製技術，許多石器已比較光滑，刃部也較鋒利，並有單刃、雙刃、凸刃、凹刃和圓刃之分。28000年前出現弓箭，這是機械方麵最早的一項發明。公元前8000～前2800年期間出現了陶輪（製陶用轉台）。農具大約出現在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，還有石鋤、石鏟、石鐮、蚌鐮、骨鐮和骨耜。石斧和石刀上已有用硬質砂子磨削而成的孔。
夏代以前和夏代，先後出現了無輻條的輇和各種有輻條的車輪。殷商和西周時已有相當精致的兩輪車。獨木舟和筏等水上運輸工具早就相繼出現。
新石器時代晚期，人們已能用石範和泥範鑄造簡陋的工具和武器。商殷時期，隨著手工業生產的發展和技術水平的提高，形成了燦爛的青銅文化。青銅冶鑄技術得到高度發展，青銅鑄件司母戊方鼎重達875千克，春秋時期的青銅鑄件曾侯乙尊盤已十分精細。
二、春秋至漢魏時期（公元前770～公元265年）的機械這一時期是中國古代機械開始較快發展的時期。
春秋時期鐵器和生鐵冶鑄技術開始出現。黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和鍛鋼的出現加速了由銅器向鐵器的過渡。春秋中期以後發明了失蠟鑄造法和低熔點合金鑄焊技術。戰國時期又有了疊鑄和錨鏈鑄造等工藝。西漢中期已煉出灰口鑄鐵，並出現了壁厚3～5毫米的薄壁鑄鐵件。鑄鐵熱處理技術也有所發展。
春秋時期出現弩，控製射擊的弩機已是比較靈巧的機械裝置。到漢代，弩機的加工精度和表麵光潔度已達到相當高的水平。漢弩有1石至10石等八種規格，這些規格的形成表明機械製造標準在漢代已初步確立。弩機上留下了作工、鍛工、磨工等的名字。
戰國時期流傳的《考工記》是現存最早的手工藝專著，其中記有車輪的製造工藝。對弓的彈力、箭的射速和飛行的穩定性等都作了深入的探索。
漢代已有各類艦艇和大量的三四層艙室的樓船。有些艦船已裝備了艉舵和高效率的推進工具櫓。西漢時的被中香爐構造精巧，無論球體香爐如何滾動，其中心位置的半球形爐體都能經常保持水平狀態。
陸上交通運輸工具不斷發展。1980年出土的秦始皇陵銅車馬代表了當時鑄造技術、金屬加工和組裝工藝的水平。東漢以後出現了記裏鼓車和指南車。記裏鼓車有一套減速齒輪係，通過鼓鐲的音響分段報知裏程。三國馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置，在技術上又勝記裏鼓車一籌。自動離合裝置的發明，說明傳動機構齒輪係已發展到相當的程度。
東漢時已有不同形狀和用途的齒輪和齒輪係。有大量棘輪，也有人字齒輪。特別是在天文儀器方麵已有比較精密的齒輪係。張衡利用漏壺的等時性製成水運渾象，以漏水為動力通過齒輪係使渾象每天等速旋轉一周。公元132年張衡創製了世界上第一台地震儀，即候風地動儀。
漢代紡織技術和紡織機械也不斷發展，綾機已成為相當複雜的紡織機械。到三國時期，馬鈞將50綜（分組提放經線的綜片）50躡（踏具）和60綜60躡的綾機都改成50綜12躡和60綜12躡，提高了生產效率。馬鈞還創製了新式提水機具翻車，能連續提水，效率高又十分省力。