在中国古代的科学发展史上，虽然存在很多走在科技发展前列的发明创作，但很少有注重建立科学体系，这之中也有例外，战国时期的墨子就是这样一个例外，早在先秦时期，他就创立了以几何学、物理学、光学为突出成就的一整套科学理论。墨子关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支，给出了不少物理学概念的定义，并有不少重大的发现，总结出了一些重要的物理学定理。墨学在当时影响很大，与儒家并称显学，在当时的百家争鸣时代有“非儒即墨”之称。在这个意义上，墨子可以称得上是一个科学家，墨家也是一个科学家集团。他们在数学、物理学、医学、逻辑学等方面都有杰出的贡献，在中国古代科学史上占有重要地位。
墨子姓墨名翟，生活在春秋末期战国初期的宋国，是战国时期著名的思想家、教育家、科学家，也是墨家学派的创始人，并有《墨子》一书传世。墨子自幼接受的是儒家教育，老师教他礼、乐、射、御、书、数这“六艺”，而他对后四项“射、御、书、数”尤其感兴趣，因为这几项更接近于生活的实践，能够解决日常生活中的很多问题。墨子的老师发现了他的兴趣点，也很着重培养他实践方面的能力，他经常带墨子去参观工匠们的作坊。有一次他带墨子去了染布坊，并让墨子观察布匹是怎样染成的。墨子对工匠们的劳作很感兴趣，当他看得聚精会神时，老师说：“看到了吧，这些丝绢本来都是雪白雪白的，把它们放进黑色的染料中，就变成了黑的；把它们放在了黄色的染料中，就变成了黄色的。”墨子说：“丝会跟着染料的颜色来变化，是这样的吗？”老师说：“是啊，做人的道理和染丝一模一样，所不同的是，丝是被人放进染料的，如何做人则完全是自己作出的选择。”墨子明白了老师的意思，不仅收获了科学知识，也懂得了为人之道，从此他就更加严格要求自己了。当他后来成为思想家收了门徒后，也总是严加管教门徒。
耕柱是墨子的得意门生，不过，他老是被墨子责骂。有一次，墨子责备了耕柱，耕柱觉得非常委屈，因为在许多门生之中，自己是被公认的最优秀的弟子，但又偏偏常遭到墨子指责，让他感觉很没面子。一天，耕柱愤愤不平地问墨子：“老师，难道在这么多学生当中，我竟是如此的差劲，以至于要时常遭您老人家责骂吗？”墨子听后反问道：“假设我现在要上太行山，依你看，我应该要用良马来拉车，还是用老牛来拖车？”耕柱回答说：“再笨的人也知道要用良马来拉车。”墨子又问：“那么，为什么不用老牛呢？”耕柱回答说：“理由非常简单，因为良马足以担负重任，值得驱遣。”墨子说：“你答得一点也没有错，我之所以时常责骂你，也只因为你能够担负重任，值得我一再地教导与匡正你。”对自己和弟子的严格，表现了墨子严谨的性格，而这正是在总结和发展科技思想时不可或缺的特质。
正是因为墨子严谨的性格，再加上他对科学的兴趣与钻研，墨子在科学技术上提出了很多先进的理论。
古时候的人对于自己身处的世界有着各种想象，有认为天圆地方的，也有相信神话故事，认为人是女娲创造出来的，这些理论按照后来的看法都谈不上科学的认识，而墨子的思想中却有了一些科学宇宙观的雏形。比如他认为宇宙是一个连续的整体，这个整体又分为许多部分；还有他关于时空的理论，他意识到时间和空间是不一样的，并把时间定名为“久”，把空间定名为“宇”，“久”包括古今旦暮的一切时间，“宇”包括东西中南北的一切空间，时间和空间都是连续不间断的。墨子还认为，时空既是有穷的，又是无穷的。对于整体来说，时空是无穷的，而对于部分来说，时空则是有穷的，也就是说，时空是连续无穷的，这连续无穷的时空又是由最小的单元所构成，在无穷中包含着有穷，在连续中包含着不连续的时空理论。这些理论在当时具有很强的前瞻性和抽象性，也是墨子思考深度的体现。
在时空理论的基础上，墨子建立了自己的运动论。他把时间、空间和物体运动联系在一起。他认为，在连续的统一的宇宙中，物体的运动表现为在时间中的先后差异和在空间中的位置迁移。没有时间先后和位置远近的变化，也就无所谓运动，离开时空的单纯运动是不存在的。可以说，墨子是中国历史上第一个从理性高度对待物理学的科学家，他所总结的关于时间、空间、运动的观念，与现代物理学中的理论不谋而合，这在凡事讲究实际，重具体轻抽象的古代中国是非常难能可贵的。
墨子在数学上也有许多建树，他给出了一系列数学概念的命题和定义，这些命题和定义都具有高度的抽象性和严密性。比如关于“倍”的定义，墨子说：“倍，为二也。”亦即原数加一次，或原数乘以二称为“倍”。如二尺为一尺的“倍”。关于“平”的定义。墨子说：“平，同高也。”也就是同样的高度称为“平”。这与欧几里得几何学定理“平行线间的公垂线相等”意思相同。关于“同长”的定义。墨子说：“同长，以正相尽也。”也就是说两个物体的长度相互比较，正好一一对应，完全相等，称为“同长”。关于“中”的定义。墨子说：“中，同长也。”这里的“中”指物体的对称中心，也就是物体的中心为与物体表面距离都相等的点。关于“圜”的定义。墨子说：“圜，一中同长也。”这里的“圜”即为圆，墨子指出圆可用圆规画出，也可用圆规进行检验。圆规在墨子之前早已得到广泛地应用，但给予圆以精确的定义，则是墨子的贡献。墨子关于圆的定义与欧几里得几何学中圆的定义完全一致，这既体现了数学跨越种族与文化的普遍性与抽象性，也体现了古老的东方文明在整个人类文明发展早期所作出的突出贡献。
墨子还抽象地定义了直线，他说，三点共线即为直线。三点共线为直线的定义，在后世测量物体的高度和距离方面得到广泛的应用。晋代数学家刘徽在测量学专著《海岛算经》中，就是应用三点共线来测高和测远的。汉以后弩机上的瞄准器“望山”也是据此发明的。
此外，墨子还对十进位值制进行了论述。中国早在商代就已经比较普遍地应用了十进制记数法，墨子则是对位值制概念进行总结和阐述的第一个科学家。他明确指出，在不同位数上的数码，其数值不同。例如，在相同的数位上，一小于五，而在不同的数位上，一可多于五。这是因为在同一数位上（个位、十位、百位、千位……），五包含了一，而当一处于较高的数位上时，则反过来一包含了五。十进制的发明，是中国对于世界文明的一个重大贡献。正如李约瑟在《中国科学技术史》数学卷中所说：“商代的数字系统是比古巴比伦和古埃及同一时代的字体更为先进、更为科学的，如果没有这种十进位制，就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界了。”
在物理学方面，墨子给出了力的定义，说：“力，刑（形）之所以奋也。”也就是说，力是使物体运动的原因，即使物体运动的作用叫做力。对此，他举例予以说明，说好比把重物由下向上举，就是由于有力的作用方能做到。同时，墨子指出物体在受力之时，也产生了反作用力。例如，两质量相当的物体碰撞后，两物体就会朝相反的方向运动。如果两物体的质量相差甚大，碰撞后质量大的物体虽不会动，但反作用力还是存在。接着，墨子又给出了“动”与“止”的定义。他认为“动”是由于力推送的缘故，“止”则是物体经一定时间后运动状态的结束。墨子虽没有明确指出运动状态的结束是因为存在着阻力的缘故，但他已意识到在外力消失后，物体的运动状态是不可能永远存在下去的。这些说法与后世牛顿的力学观点有许多相似之处，这也是十分有趣的现象。
墨子探讨了光与影的关系，他细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。也就是说，运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着，其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后，它前一瞬间所形成的影像已经消失，其位移后所形成的影像已是新形成的，而不是原有的影像运动到新的位置。如果原有的影像不消失，那它就会永远存在于原有的位置，这是不可能的。因此，所看到的影像的运动，只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的，并不是影像自身在运动。墨子的这一命题，后来为名家所继承，并由此提出了“飞鸟之影未尝动”的命题。
小孔成像的实验在中学的物理课上老师都会进行演示，在小孔的另一端，物体呈现出倒影，大家可能不知道，关于这个理论，墨子在几千年前就给出了解释。传说有一次，墨子进行光学试验，他在堂屋朝阳的墙上开了一个小孔，让一个人对着小孔站在屋外，在阳光照射下，屋内相对的墙上出现倒立的人影。他认为物体通过小孔之所以形成倒像，是因为光线经过物体再穿过小孔时，由于光的直线传播，物体上方成像于下，物体下部成像于上，故所成的像为倒像。通过小孔成像的光学实验，墨子阐述了光的直线传播原理，这成为后代摄影技术的先声。
墨子还对声音的传播进行过研究，发现井和罂有放大声音的作用，并加以巧妙地利用。他曾教导学生说，在守城时，为了预防敌人挖地道攻城，每隔三十尺就挖一口井，并在井里放置一个绷上薄牛皮的大罐子，然后选一些听力好的人伏在罐子上进行侦听，通过听到的声音就可以知道敌方是否在挖地道，地道挖于何方，这样就能做好御敌的准备。尽管当时墨子还不可能明白声音共振的机理，但这个防敌方法却蕴含有丰富的科学内涵。
墨子不仅在科学史上的地位突出，为中国古代科技发展提供了许多极具前瞻性的抽象理论，他的哲学思想更是影响深远，他提出“非攻”、“兼爱”等思想，主张和平，反对战争，且身体力行，以一夫之力维护天下百姓之利益，成为历代墨家巨子之榜样。
