宋德甫以下五辈传至宋迪嘉，都是靠经营土地、养蚕发迹的。宋迪嘉之子，宋应星的曾祖宋景（1476—1547），字以贤，号南塘，公元1505年中进士，历任山东参政，山西左布政使，南京工部尚书转兵部尚书，进京师都察院左都御史（正二品），卒赠太子少保，吏部尚书，谥庄靖，是明代中期重要阁臣。他为官清廉，曾推行“一条鞭法”的改革政策。他的家族被封荫，从此宋家成为官僚地主家庭。
宋景有五个儿子，第三子宋承庆（1522—1547），是宋应星的祖父。宋承庆字道徵，号思南，自幼在本县为庠生（秀才），博学能文，娶龙潭黄氏，继娶泥湾顾氏，顾氏生宋国霖（1547—1629），就是宋应星的父亲。宋承庆在27岁时早逝，只留下孤子宋国霖。宋国霖字汝润，号巨川，不到一周岁时就已丧父，由母亲顾氏抚养，后在叔叔宋和庆（1524—1611）照养下成人，少补诸生，在庠40年，一生都是秀才，没有做官。从宋景到宋承庆一代人时，宋家还是繁华府第，用人前呼后应，具有阁臣府第气派，但是，到了宋国霖时，家境逐渐萧条下来。
宋国霖有4个儿子，长子宋应升（1578—1646），字元礼；次子宋应鼎（1582—1629），字次九，号铉玉，是甘氏所生，在本县为庠生，没有做官；三子宋应星，与应升是魏氏（1555—1632）所生；幼子宋应晶，字幼含，为王氏所生，副贡生，后来绝意科举，迁居到县城。宋应星小时候和大哥宋应升一起在叔祖宋和庆开办的家塾中读书。宋和庆于公元1569年中进士，授浙江安吉州同知，进广西柳州府通判，不久就辞官归里，在本乡兴办教育事业。接着，兄弟二人又投师于族叔宋国祚，和他们的族侄宋士逵，宋士达等人一起就学。
宋应星幼时先学诗文，又学经史子书，接受封建正统教育。宋应星喜欢游历，和哥哥宋应升等人结伙游历的地方有县城北的狮山，再往西北50里的越王山。越王山南的会埠，有宋家的大片地产。县城西120里的百丈山，是全县最高的山，山上有百丈寺等名胜古迹，有唐宋以来文人士大夫们的诗文碑刻。北乡以东是新建的，那里有宋家的亲友。再东行80里是省城南昌。宋应星自幼聪明伶俐，几岁就能作诗，有过目不忘之才，很得老师和长辈们喜爱。
宋应星后来又和宋应开、堂叔宋国璋（宋和庚子）、族侄宋士中及本县的廖邦英等人就学于新建举人邓良知（1558—1638）。后来，宋应星又考入本县县学为庠生，熟读十三经和历代史书，诸子百家。宋应星在哲学方面，最推崇的是张载（1020—1077）的关学。
张载是北宋凤翔郿县横渠镇（今属陕西眉县）人，字子厚，公元1057年中进士，熙宁（1068—1077）初为崇文院校书。不久，退居南山下，教授诸生，学者称横渠先生。因是关中人，所以称他的学派为关学。过去曾以周（敦颐）、程（颢，颐）、张（载）、朱（熹）并称，但是张载反对周、程，朱以“理”为万物的本源，提出虚空即气，主张气为充塞宇宙的实体。由于气的聚散变化，形成各种事物现象。承认物质先于精神而存在，具有朴素的唯物主义因素。宋应星即从张载的关学中接受了唯物主义自然观。宋应星对天文学、声学、农学和工艺制造之学都有很大的兴趣。
公元1603年，江西巡抚夏良心在南昌府刊刻了李时珍的《本草纲目》，宋应星熟读此书，这对他后来写作《天工开物》很有启发。宋应星还喜欢音乐、作诗。宋应星青年时代的主要时间和精力，基本上都花在了科举的应试上。
公元1615年，宋应星和宋应升到省城南昌参加乡试。参加这一年乡试的江西考生有一万多人，但中举的却只有109人，宋应星名列第三，宋应升名列第六，奉新县考生中只有宋应星兄弟二人及第，又名列前茅，所以当时的人称他们为“奉新二宋”。
宋应星弟兄受到了乡试成功的鼓舞，当年秋天，他们就前往京师（今北京）应第二年的会试，但是，二人都是名落孙山。宋应星弟兄决定下次再去参加会试，为了做好应试准备，他们就前往江西九江府古老的白鹿洞书院进修，当时任洞主的是著名学者舒曰敬（1558—1636）。
舒曰敬，字元直，号碣石，南昌人，公元1592年中进士，是个有成就的教育家。他的学生涂绍煃，万时华，徐世博，廖邦英等人后来都成为著名的江西学者。
公元1619年，宋应星弟兄和舅父甘吉阴进京会试，但二兄弟仍未及第，但他们以为第三次可以成功。
公元1623年，宋应星弟兄第三次进京会试失败。
公元1627年，宋应星弟兄第四次进京会试失败。
公元1631年，宋应星弟兄第五次进京会试失败。
这时，宋应星已45岁，宋应升已54岁，他们的宝贵的青壮年时间，就这样消磨在科举上面，从此他们绝了科举之念。虽然宋应星五次进京会试，均告失败，但这五次水陆兼程的
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