宋应星在“膏液”卷中，记下了经过试验的十多种榨油原料的出油率。又说，“其他未穷究试验”的，还有待以后补记。他在“佳兵”卷中提到古书上讲的，烽火台上狼粪烧的烟能迎风直上，江豚骨灰能逆风燃烧；他认为对这种传闻不能轻易下结论，“皆须试见而后详之”。可见，他对于没有试验过的东西，是采取慎重态度的。
其二，请教有丰富实践经验的劳动者：宋应星在《天工开物》中一再赞颂直接生产者的创造性劳动。他表示：上古神农氏有无其人虽不得而知，但那些最早种植五谷、培育良种的“先农”，的确配得上神农的称号。他钦佩地说：耕田施肥要掌握好气候变化，“在老农心计也”；江南农民创造的“水碓之法巧绝”；丝织工匠织出的花色“人巧备矣”。他还赞扬老采煤工对地下矿藏“从土面能辨有无之色”。
宋应星经常到各地农村请教老农，到手工业生产现场走访工匠师傅，这样，才能对各种生产过程的细节、工艺要点、许多机械的构造和性能，以及生产中呈现出来的物理作用和化学变化等，有比较深切的了解，他甚至还了解到一些工艺技术的秘诀。例如，用红花染过的丝绸如要退色，可将所染丝绸浸湿，滴上几十点碱水或稻灰水，红色就会退净，将所得色水用绿豆粉吸收起来，再用来染红色，就不会退色了’。这种方法“染家以为秘诀，不以告人”。在封建行会习气浓厚、工场主严格保守技术秘密的情况下，宋应星能了解到一些技术秘诀，这正是他不耻下问，在虚心求教于工匠方面做了深入细致的工作的结果。
其三，注重实用：宋应星对于同广大人民生活有密切关系的产品和技术，记述较详细；而对于专供达官贵人享受的用品，则记述简略。例如，他详述了供多数人食用的水稻品种，最后说，“香稻一种，取其芳气，以供贵人，收实甚少，滋益全无，不足尚也”。他重视广大人民穿着的布衣、棉衣，而对皇帝穿的“龙袍”，只说比普通织品多费工本数十倍，至于如何制作，则以“不可得而详考”一笔带过。他对于普通人“日用必需”的杯盘等器皿的生产，记述颇详；而对于“不适实用”的供摆设的瓷器则讲得很简略。在述及专供皇家用的琉璃瓦“其土必取于太平府”（今安徽当涂、芜湖一带）时，他加了一条抨击统治者的夹注，指出制瓦和造皇陵，都要取土于其地，舟运三千里方达京师，承运的官吏除了掺沙作伪，一路上拉民夫，抢民船，“雇役掳舡之扰，害不可极”。关于“窑变”的附录中，他记载了正德年间（1506～1521）陶瓷工匠因为造不出供皇帝用的一种叫“宣红”的瓷器，以致“身家俱丧”，甚至跳入窑中“自焚”的悲剧，从而有力地揭露了封建统治者骄奢淫逸的罪恶。可以看出，宋应星注重实用技术，是同关心民间生活联系在一起的。
其四，重视数据：由于封建制度的束缚和轻视生产技艺的儒学传统的影响，在我国古代，科技著作不仅数量少，而且大都缺乏具体的数据。而掌握数据，是使研究内容具有科学性的条件之一。《天工开物》中记录了一百三十多项技术经济数字，这就增强了本书的科学价值。这些数字包括农业方面的农时、田间管理、单位面积产量，手工业方面的各种生产工具的大小尺寸、材料消耗、使用寿命、材料配方、经济效率以及不同物质的物理性能，等等。
例如书中所记各种铜锌合金的配方，至今仍有参考价值；特别是黄铜配方比例，同现代采用的配方非常接近。当然《天工开物》中所记的不少数字并不一定都精确，但这些记述足以说明宋应星对数据的重视。而且，这些技术经济数字是古代劳动人民长期积累的生产经验的总结，是了解我国古代工农业生产技术发展水平的重要资料。
其五，独立思考，着眼于发展：宋应星写《天工开物》，不是采录旧著，汇编成书，也不是有闻必录，述而不作，而是以直接的实地考察为主，独立地进行艰苦的探索和认真的研究，有分析、有鉴别地记录和总结当代的生产技术。上述许多事例说明，正因为以实践经验为依据，又经过独立思考和研究，才能有所发现，有所创见。
另一方面，宋应星也重视前人研究成果和别人的有用经验。例如，他在写作中就参考了李时珍的《本草纲目》和王灼的《糖霜谱》等著作。他还留心外国的技术。《天工开物》中曾经提到朝鲜的纺织、榨油技术和海船的制造，日本的制刀、造纸和造船，波斯（今伊朗）所生产的一种叫“波斯矾”的黄矾，以及葡萄牙人制造的“佛朗机”（炮）和荷兰人制造的“红夷炮”等。
对于生产技术，宋应星总是着眼于发展和新的发明创造。例如，他注意到兵器制造的“日盛月新”，并且认为人们的“巧思”是没有止境的。他还高兴地提到金属冶炼技术的“日异而月新”，提到制曲方剂的“配合日新”，不断改进。关于陶瓷器皿，他认为，虽然已经制作得很精美，也不会停止不前的。关于将自然物加工为人类所用的情况，他说：“其道宁终秘也”；这里透露了探索自然奥秘的思想。从这些话里可以看出，宋应星已经意识到，人类的认识是不断向前发展的，生产技术的进步是没有止境的。
其六，驳斥迷信：科学和迷信从来是对立的。宋应星根据生产实践和实地考察，指出了一些迷信传说的虚妄。如在“乃粒”卷中，他针对有人因稻灾而“反怨鬼神”，指出种子带病是水稻发病的一个原因，这是“祟在种内”，并非鬼神作怪。对于人们所说的能够烧毁稻穗的“鬼火”，他虽然还不知道这是磷火，但他否定有所谓“鬼火”，认为不过是坟墓中被水浸烂的棺木所发出来的“火子”，这种解释明显地表达了反对迷信的精神。他还指出，所谓“有清官感召”而使珍珠增产，这是谬妄无稽之谈；并且揭穿了道家巫士借炼丹术以骗取钱财的行为。
在肯定宋应星在科技研究工作中的特点即优点的同时，也应该指出，由于历史条件和科学水平的限制以及个人认识上的不足，《天工开物》的内容也存在这样那样的缺点和错误。
例如，他不知道先秦古籍中出现的“麻”就是俗称火麻的大麻，却推测为“其种已灭”等等。见于《尚书》的“桌麻”，古代泛指麻类，他却又臆断为是后来的棉花。又如，说“江南麦花夜发，江北麦花昼发”；说矿区耕垦后铁矿会“逐日生长，愈用不穷”，这都不符合事实。至于说珍珠是在蚌腹内“映月成胎”而成，宝玉是“映月精光而生”，死人嘴里含着上等珍珠尸体就不会腐烂，等等，更是明显的错误。书中绘图也有不够准确的地方。不过，对于全书来说，这些不足之处是瑕不掩瑜的。总的看，《天工开物》的内容具有重大的科学价值；宋应星从事科技研究的基本途径和基本方法是值得肯定的。
宋应星的自然学说
宋应星在写完《天工开物》之后，接着又写了许多关于自然学说的著作。可惜，今天能看到的只有《论天》和《论气》两种。《论天》已经残缺，只剩了“日论”六章，是讲天体运行的。《论气》的内容涉及物理、化学、生物等方面，许多是联系生产技术来分析的；可以说，《论气》是以《天工开物》为基础，对生产技术研究进行理论上的探讨。这两本书的内容反映出，宋应星的自然学说贯穿着朴素的辩证法和唯物主义的观点。
首先，宋应星肯定了客观世界的物质性。他说，“盈天地皆气也”，充满于宇宙之间的都是“气”。世界万物是“气”这种根本的物质元素在不同条件下的不同形态：“气”赋有具体的物态（液体、固体）时，这叫“形”；“形”还原为本来的根本物质，仍然是“气”。这种认识，是同液体气化和固体燃烧后烟消灰灭这类最普遍的现象相联系的。他看到制陶、冶炼、印染等等许多生产过程中物体形态的变化，都通过水或火起作用，又认为水火是处于形与气之间的中间状态。他指出，动物、植物、矿物等物体是“同其气类”，也就是说，各种物类就其所构成的根本物质来看，是具有共同性的。显然，这种认识已经初步接触了世界的统一性就在于它的物质性这一唯物主义的原理。认为客观世界是“气”这种根本物质构成的，这在宋应星以前的古代哲学家早已提出过。宋应星比前人进了一步的地方，在于他更多地联系到生产和科技的实践。
其次，宋应星认为物质世界是在不断运动着的。他举例说：“气聚”而形成为日月，日月或明或暗，或升或没；星陨为石，石又化为土；气化为雨雹，雨雹又转化为气；草木与人类、禽兽、虫鱼等动植物从生长到死亡，尸体腐朽化形，等等，这都是“由气而化形，形复返于气”的带规律性的变化，是“二气”（水火）和“五行”（水火加金木土）等物质自身的运动和变化。总之，在宋应星看来，世界万物的运动变化，在于物质本身的原因。
宋应星还认为，在万物的生成变化中，“气”这个根本物质只是处于不同的形态中，而它的本身并没有消灭。例如，种子入地，由气而生，长大成木，砍伐成材，制成器具，遇火成灰，或叶落化为泥，最后又转化为气。他甚至说，即使宇宙遇到所谓“劫尽”（佛家语，毁灭之意），也不可能想象一切都归于乌有。这种认为物质不灭的思想，在科学史和哲学史上都是值得重视的。
宋应星还指出，天体运行中，存在着对立的现象。他说：“无息，乌乎生？无绝，乌乎续？无无，乌乎有？”例如日和月，从“未始有明”到“明生”，又由“明”到“无明”；草木则一年一荣枯，枯又复生，等等。他还通过分析水与火的相互作用，论述了事物之间相生相克、相反相成的关系。这些论述，表明他对于事物的矛盾运动有一定的理解，这些看法是符合辩证法的。
宋应星根据他对自然界的唯物主义的理解，曾经观点鲜明地批判儒家的天人感应说。天人感应说认为：帝王受命于天，上天经常用符瑞或灾害来告诫帝王，这是“天心”爱护人君的一种表示。许多儒者都举日蚀为上天示警的事例。宋应星在《论天》的“日说”章中写道：“儒者言事应以日食（蚀）为天变之大者”，但汉景帝的“二十六年中，日为之九食”，而王莽执政的“二十一年之中，日仅两食，事应果何如也？”唐太宗贞观头“四载之中，日为之五食”，而唐高宗在位时武则天掌权，头“二十年中，日亦两食，事应又何如也？”历代儒者对汉代文景之治和唐代贞观之治都是肯定的，对王莽和武则天这两个历史人物一般是否定的。宋应星就以儒者公认的事实为例，有力地提出反问，这一段批驳文章是写得很精彩的。他根据记载和自己的观察，在书中绘图说明：“纯魄（月）与日同出，会合太阳之下（掩蔽了太阳），日方得食。”这个说明是正确的。
17世纪上半叶的中国，近代的自然科学远未建立起来，这就决定了宋应星所具有的唯物主义观点，是朴素的、自发的，也是不彻底的。他把一些自己无法解释的自然现象说成是“天心之妙”、“造物有尤异之思”，这说明他还未能完全摆脱唯心主义的神秘观念的影响。他关于自然界的解释，如说“气”是万物的本原，“世间有形之物，土与金石而已”等等，终究是一种幼稚的假说。不过，我们还应该历史地来看问题。在三百多年前的中国，宋应星的唯物主义自然学说却是一种先进的思想。