沈括的母親識文斷字，是一位有文化教養的婦女，沈括的父親在外地做官，她擔負著培育幼年兒子的責任。沈括從小聰穎過人，酷愛讀書而且勤奮刻苦，在母親的指導下，他遍讀家中的藏書，對各門學科都有濃厚的興趣。

有一天，小沈括認真地問母親：“母親，人們出門都說買‘東西’去，為什么不說買‘南北’或者說買‘左右’呢？”

“在我國古代的‘五行說’里，金木水火土五行對應著東西南北中五個方位，只有‘東木’，‘西金’這兩種屬性的物質能放在一個籃子里。所以就叫做買‘東西’。”母親耐心地告訴小沈括。

“哦，原來是這樣！”小沈括若有所思地說。他對任何事物都懷有好奇心，尤其是對自己不了解的事物，他總是想方設法弄明白才罷休。

沈括少年時代隨父親走過許多地方。壯麗的山河，廣闊的田野，一幅又一幅地在他的眼前展開，引發了他對大自然的熱愛，波濤洶涌的錢塘江潮，敏捷靈活的四川鸕鶿，鋒牙利爪的南海鱷魚，在沈括的腦海里留下了深刻的印象。對勞動人民的生產和生活也有所了解。

沈括雖然博學廣游，但由于童年和少年時興趣廣泛，家中所有藏書他都涉獵，且均感興趣，但并不精通。母親為了不影響兒子的學習，把小沈括送到了私塾讀書。可是，小沈括厭煩從早到晚枯燥無味地誦讀圣賢之書，他還是喜歡讀家里的游記以及地方志一類有趣味性的書籍，或者和母親在勞動中探索自然知識。

在靠文章求取功名的時代，自然科學并不被人們看重，像醫學甚至屬于低賤的行業，因此沈括未能通過仕途而早露頭角，直到而立之年，沈括才發奮攻讀八股文，并考取了進士第一名。

后來，沈括在昭文館供職時，閱讀了大量館藏書籍，尤其深入研究了與農業生產密切相關的天文學。一個編校書籍的青年官員，在天文方面如此下苦功夫，不由得引起了人們的注意。

一天，昭文館的官長向沈括提出幾個天文學的問題，如有關二十八宿、黃道經度、日月形狀和日月食發生條件等，沈括根據自己的研究成果一一作了令人信服的回答。

豐富的天文學知識使沈括在進入昭文館的當年，宋神宗就要他負責改造渾天儀。1072年，又指派他兼任提舉司天監。司天監是中央政府掌管天文歷法的機構。觀測天象、推算歷書是他們的主要工作。

可是，當時司天監內的情況很糟，懂得天文的專門人才奇缺，可供觀測的科學儀器也很匱乏。不學無術的官員整天無所事事，于是，沈括便推薦了平民天文數學家衛樸入司天監修歷。并起用了一批士人，為他們分五科進行技術培訓，學成后分配在司天監內工作。

沈括與衛樸互取所長，通力合作，終于修成了《奉天歷》。《奉天歷》雖然比舊歷有許多進步，可在修歷的過程中，遭到了守舊派的百般阻撓，實測工作受到很大影響，使新歷的精密程度大打折扣。然而，沈括在晚年提出了更為先進的“十二氣歷”。

晚年的沈括定居江蘇鎮江的夢溪園，于是專心把一生對文學、藝術、歷史、政治、天文、地理、數學、技術等諸方面的觀察實踐所積累的研究成果，歸納整理，造冊出版，并提出創造性的見解，最終完成了科學巨著《夢溪筆談》。

直到這時，沈括也經常回憶起早年母親對他的教誨，教他識字以及母親講述的那些趣又有意義的故事。他說，沒有放棄啟發，就沒有《夢溪筆談》。