《燔石》：论述烧制石灰、采煤，烧制矾石、硫黄和砒石的技术，还论述了煤的分类，采掘和井下安全作业。宋应星详细叙述了砒石种类、制法、性状和在工农业上的用途。书中还介绍明代湖南衡阳工厂中一处就年产砒石达万斤的事。用砒石做为农药，这是中国农业技术史中的一大发明，正是《天工开物》把这项发明正式记录下来。
宋应星为我们提供了采煤技术的可贵资料。他按煤的块度和火焰等物理性状及用途将煤分为明煤、碎煤、末煤等类，在当时是较为先进的分类。在谈到挖煤后，宋应星还谈到了“煤气”。
宋应星所说的“煤气”，就是现在煤矿中俗称的“瓦斯”，它是在煤炭生成过程中伴生的气体混合物，主要成分有甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等，虽然没有颜色，但是容易燃烧，对人体有毒害作用。宋应星在谈到南方采煤时，介绍用中空的巨竹管插入井下，将地下瓦斯借竹管引出地面，是一个简便有效而且经济的安全措施。
宋应星介绍的另一个安全措施是在井下设“支护”（即巷道支板），从他的记载中我们可以知道明代采煤技术已经基本解决了井下掘煤的两项最首要的作业问题。与此形成鲜明对照的是，欧洲在18世纪时还没有妥善解决瓦斯通风的问题。
《膏液》：介绍了16种油料植物子实的产油率，油的性状、用途，还有用压榨法、水代法提取油脂的技术和工具，还谈到桕皮油的制法和利用桕皮油制蜡烛的技术。
《杀青》：论述纸的种类、原料和用途，详细地论述了造竹纸和皮纸的全套工艺技术和设备。
《天工开物》下卷包括5章，也属于工业技术。
《五金》：论述金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿开采、洗选、冶炼和分离技术，还有灌钢，各种铜合金的冶炼和珍贵的生产设备图。这一章记载了不少中国人民的创造发明，如以煤炼铁，用活塞风箱鼓风，直接将生铁炒成熟铁，以生铁与熟铁合炼成钢等等。宋应星记载说，在生铁炼成之后，如果想再把生铁变成熟铁，就在冶铁炉旁挖一个方塘，趁热使铁流入塘内，加入泥粉做为溶剂，并由几个人用柳棍快速猛搅，从而加速生铁中碳等成分的氧化作用，以炒成熟铁。这种把冶铁炉和冶铁设备串联使用的连续作业方法，可以减少炒铁时的再熔化过程，降低炒铁时间和生产成本。
宋应星在记载炼钢时说，先把打成薄片的熟铁捆起来放入炉中，上面放生铁，再用涂泥草鞋盖顶，炉温升高后，生铁水能自上而下地均匀渗到熟铁中去，取出来锻打。再炼再锻就会成为好钢。这种方法比南北朝时期出现的“灌钢”技术更先进，能够均匀地渗碳和更充分地脱去杂质。与宋代的炼钢技术相比，也有独到之处：不用泥封，而用涂泥草鞋盖上，使生铁在还原气氛下逐渐熔化，使大部分火焰反射入炉内，提高炉温。由于不是把生铁块嵌在盘绕的熟铁条中，而是放在捆紧的熟铁薄片上，用生铁含碳高、熔点低的特点，使生铁液均匀灌在熟铁片夹缝中，增加生熟铁的接触面，便于均匀渗碳，这是我国灌钢法的一大改进，这种改进的用生铁及熟铁合炼成钢的设备原理，成为近代马丁炉的始祖。宋应星最早、最详细地记载了锌的提炼技术。他还提供了一幅最早的提炼金属锌的生产过程图。
宋应星所叙述的锌的提炼方法是：制锌所用的原料是炉甘石（不纯的碳酸锌），把炉甘石放在泥罐中封泥加固，再逐层用煤炭饼垫罐底，下面铺薪引火。炉甘石在罐外炭火烧灼的较高温度下，发生化学分解反应，分解后产生的二氧化碳气从泥罐缝中逸出，而固体氧化锌又受到从缝中进入的或者是封罐时加入的碳的作用发生还原反应，而得到金属锌。
《天工开物》炼纯锌的文字记载比欧洲要早，所以，宋应星对金属锌（“倭锌”）冶炼工艺的论述，是世界上最早的文字记载。宋应星还指出了锌和铜按不同比例制成铜锌合金（黄铜）的方法，也是冶金史上的可贵记载，具有世界性的生产指导意义。宋应星还记载了利用金、银、铜、锡、铅、锌、汞等金属的物理性质和化学活泼性的不同，来分离或检验金属的各种有效办法。譬如他记载把白银从含银的黄金里分离出来的办法，是利用硼砂熔点较低的特性，在分离时起助熔作用。当把金银合金熔化后，由于金（熔点1063c），银（熔点961c）熔点不同而进行分离，银首先“吸入土内，让金流出，以成足色”。再入铅少许，又把银钩出，这是近代冶金学中所说的熔融提取法。宋应星在论述金、银、铜的单位体积内重量时，已经有了物理学中的比重概念。
《佳兵》：记载弓箭、弩、干等冷兵器和火药、火器的制造技术，包括火炮、地雷、水雷、鸟铳和万人敌（旋转型火箭弹）等武器。
《丹青》：主要叙述以松烟及油烟制墨及供作颜料用的银朱（硫化汞）的制造技术，产品均为文房用具。
《曲糵》：记述酒母、药用神曲及丹曲（红曲）所用
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