早在明代，就有大量的传教士来华传教，将西方近代自然科学和艺术传入中国。清代前期中外之间的文化交流也达到了新的境界，不仅许多传教士来华，带来了西方的自然科学知识和绘画、音乐、建筑等艺术，给中国的知识界吹来了一股清新的西洋风；就连康熙帝本人也对西学有浓厚的兴趣，而且精心钻研，达到了很高的水平。而汤若望、南怀仁、郎世宁等西方传教士，以其杰出的才艺，倍受清帝礼遇，且居高官显位，在中国历史上尤为罕见。
洋人执掌钦天监
明天启二年（1622），德国传教士汤若望来华。由于徐光启的推荐，他在崇祯三年（1630）七月到北京，在历局任职，翻译书籍并推测日、月食。《崇祯历书》是他和徐光启、李之藻以及几个传教士编成的。
清朝入主中原后，汤若望于顺治元年（1644）五月上书摄政王，请求保护天文仪器和已刻成的书板，得到批准。同年十一月，汤若望被授职钦天监正，两年后加太常寺卿衔。
顺治帝亲政后，对汤若望宠遇“迥逾常格”，封通议大夫，加“通玄教师”号（康熙时因避帝讳，改“玄”为“微”）。孝庄太后认这位洋人为义父，顺治帝更尊称其为“玛法”（满语爷爷的意思）。顺治帝还常将汤若望请入内廷；或屈尊降贵，亲至汤寓请教。据汤若望记述说，在顺治十三至十四年间（1656～1657），皇帝曾到其居处多达24次，并且在那里吃饭、喝茶。顺治帝不仅重其人，而且也礼其教，为天主教堂御题“通玄佳境”的匾额，并写下《御制天主堂碑记》，以示恩宠。洋人执掌钦天监，中国采用洋人的历法，自然引起一些盲目自大的朝臣的嫉恨。顺治时，吴明煊诬告汤若望，顺治帝未加理睬，让他碰了一鼻子灰。
鳌拜专权时期，“率祖制、复旧章”。新安卫官生杨光先，趁机告汤若望等人编修的时宪历是依西洋新法编制的，分明是让中国人奉西洋为正朔；攻击新法有错误、不准确，即使准确也断不容许洋人酣睡于大清国的卧榻之侧；攻击洋人借历法而打入庙堂，借机刺探朝廷机密，居心叵测；洋人用金钱收买人心，挟大清之人尽叛清而从邪教；时宪历只造200年，是欲使大清国祚不享无疆……种种怪论，不一而足。杨光先甚至提出：“宁可使中国无好历法，不可使中国有西洋人。”杨光先的诬告，正中鳌拜借此排除异己的下怀，于是逮捕审讯汤若望等洋人和其他中国钦天监官员。这时汤若望已73岁高龄，适患痹症，口舌结塞，过堂审讯都由作为“同案犯”的比利时籍耶稣会士南怀仁在旁代为申说。所谓汤若望潜谋造反之事，查无实据，便以邪说惑众的罪名定监绞候。但杨光先意犹未足，又指控说，数年前顺治帝幼子荣亲王夭折，汤若望主持的钦天监所选殡葬时间大为不吉，以致殃及顺治帝之死。这样“罪同弑逆”，因议加重处死刑。
康熙四年（1665）四月一日，朝臣200余人会同定案，突然发生地震。朝臣惊惶失色，及至震止方入堂坐定；地复大震，屋宇摇荡，墙壁倾颓。朝臣们惧为上天示警，遂议减轻“案犯”刑罚，将汤若望改判斩监候，南怀仁等3名传教士释放。然而，大地仍是屡震不已，一连3日，人皆露宿。并且京城上空又出现彗星，人们更加惴惴不安。鳌拜等人亦畏天意，不敢擅断，只好向孝庄太后请示。孝庄太后谕令开释，汤若望这才幸免于难，但羞愤、惊惧交加，加上年老体病，次年便去逝了。
汤若望罢官后，杨光先和吴明（吴明煊之弟）分别担任钦天监正、监副，以“大统术”治历，错误屡出。康熙七年（1668），南怀仁向康熙帝奏报吴明所推算的七政历、民历有严重错误。康熙帝令南怀仁和杨光先在午门广场当着文武百官的面，各用自己的测算方法，测算正午时间日晷表上所显示出日影的长度。结果南怀仁的计算准确无误，杨光先等人的测算却有误。康熙帝任命南怀仁为钦天监监副，不久又升为监正。从此，钦天监遂用洋人修历，直至道光帝时止。
南怀仁为清政府设计铸造了新式大小铁炮120门，轻便炮230门，还撰写了造炮和造铳技术的《神威图说》，为平定三藩作出重大贡献，被授予工部侍郎衔。新式大炮也为清军击败入侵黑龙江流域的俄国侵略军起了重大作用。
康熙帝研习西学
康熙帝聪敏好学，不仅于理学造诣颇深，而且喜好西学，并进行了深入地学习研究，将其应用于实际。
杨光先和汤若望之间的历法之争，使康熙帝深受震动。为使自己能明断西方科学和传统科学的优劣，平息争论，康熙帝决定向耶稣会士学习西方知识。康熙七年（1668），康熙帝向耶稣会士询问西洋风俗，利类思（1606～1682）、安文思（1610～1677）、南怀仁便编成《御览西方要记》进呈。南怀仁还向康熙帝介绍《穷理学》和其他科学知识。由于康熙帝当时年纪还轻，国内尚未平定，因此尚无暇集中精力学习西方科学。
从康熙二十八年（1689）底开始至康熙三十年（1691），法国耶稣会士白晋（1656～1730）、张诚（1654～1707）及比利时耶稣会士安多（1644～1709）和葡萄牙耶稣会士徐日升（1645～1708），开始向康熙帝介绍西方几何和代数知识。传教士每天早上4时到内廷，日落而归。上、下午给皇帝各上2小时的课，讲授西方数学、哲学、天文学、历法以及炮术实地演习等课，由此康熙帝学习西学达到了一个高潮。
康熙帝不仅努力学习西方科学知识，还积极推广和应用所学知识。康熙五十二年（1713），正式设立算学馆于畅春园之蒙养斋，培养了一批数学家，如陈厚耀、明安图等人。康熙帝在此主编了《历象考成》等书，尤其是钦定《数理精蕴》53卷，全面系统地介绍了当时传入的西方数学知识。康熙帝学习西学，带动了一批朝臣，在当时的知识分子中形成了一股学习西学的新风气，为西学在中国的传播创造了良好的社会氛围，促进了清朝前期科学技术的进步。
康熙四十七年（1708），康熙帝命传教士分赴蒙古和内地，绘制一幅较为详细的全国地图。担负这项工作的主要是法国传教士，参加测量调查的有法国人张诚、白晋、雷孝思、杜德美、冯秉正、德玛诺等，还有一名日耳曼人和中国学者何国栋。他们采用西方先进的科学仪器和绘制技术，费时近10载，于康熙五十六年（1717）完成各省地图的绘制。最后由雷孝思、白晋等人汇成总图一幅。康熙帝命名为《皇舆全览图》，此图绘制精细，测量准确，是当时中国最科学的一幅全国地图。
康熙帝虽锐意学习西学，但到雍正朝时，由于对传教士实施严禁，因此对西洋科技不再重视。随着清王朝实行闭关锁国的政策，到了乾隆朝中后期，清朝朝野上下又出现了复古倾向，乾隆年间编纂的《四库全书》天文、算学类，以收录中国古代算书为主，就是有力的证明。
西洋画师郎世宁
郎世宁（1688～1766），意大利人。郎世宁幼学绘画，师从许多著名艺术大师，接受了广泛严格的训练，1707年加入了耶稣会。康熙五十三年（1713），他被派往中国传教，次年来到北京。在马国贤的引荐下，蒙康熙帝召见，康熙帝对他甚为礼遇。针对郎世宁欲在中国传教的设想，康熙帝说：“西方的教义违反中国正统思想。只因为传教士懂得数学基本原理，国家才予以聘用。”又表示诧异道：“你怎能老是关怀你尚未进入的未来世界而漠视现实的世界？其实万物是各得其时的！”不久康熙帝任命郎世宁为宫廷画师，而没有给他传教的机会。自此郎世宁便以其画艺供奉中国的皇室，开始了他宫廷艺术家的生涯，历经康熙、雍正、乾隆三朝。
郎世宁擅长写实，描绘人物逼真酷肖，深得几代皇帝的喜爱。雍正帝、乾隆帝以及他的嫔妃、子女等，都曾通过郎世宁的画笔，留下生动逼真的容貌。《平安春信图》画中的一老一少，分别为雍正帝和皇子宝亲王弘历，二人着汉装，生活气息浓郁。尽管画上没有郎世宁的款印，但从绘画的风格及画上乾隆帝的一段题诗，可以确定该图出自郎氏手笔。乾隆帝的诗曰：“写真世宁擅，缋我少年时。入室皤然者，不知此是谁？”赞扬了郎世宁的画艺。
雍正年间，郎世宁在内廷行走，除了奉命作画外，还主持设计了圆明园西洋水法楼，并为水法楼内壁画了大量的油画。这是他一生绘画事业中的重要组成部分。后来圆明园被英法联军焚毁，西洋水法楼中郎世宁的绘画亦化为灰烬。
雍正朝推行禁教政策，很多传教士都遭到了清政府的打击，而郎世宁由于其高超的画艺甚得皇族的宠幸，不但安然无恙，反而在乾隆帝即位之后，更见重用。据说乾隆帝登基时年方24岁，每日必去画室看郎世宁作画。这时郎世宁已47岁，谙习内廷事务，于是教会高级人士令他向皇帝呈递奏折，此举甚是危险。某日乾隆帝照常来看他作画，郎世宁匍匐跪下，说了几句有关“我们的神圣教律遭受谴责”之类的话后，就从怀中掏出一卷用黄绸包裹的耶稣会奏折呈上。当时内廷太监看见郎世宁的大胆举动，都吓得心惊胆战，乾隆帝却温和地说：“朕并没谴责你们的宗教，朕只是禁止臣民皈依罢了。”从此以后，郎世宁每晨入宫必受搜查，以保证他的确没有怀带什么奏折。虽然如此，郎世宁还是多次恳求乾隆帝弛禁天主教的传播，为维持天主教当时在华的传播起了一定的作用。
郎世宁创作了不少以重大历史事件为题材的画作，描绘的大多是当代发生的大事件，具有重要的历史纪实价值。其中著名的绘画如《乾隆大阅图》，描绘了乾隆帝检阅八旗兵时的英姿。大阅之后，乾隆帝亲率王公大臣、八旗官兵至塞北皇家围场（即今河北围场县），与蒙古八旗会合打猎。郎世宁奉命随军作画，以大手笔描绘了这位年轻君主居安思危、习武练兵，在侍卫大臣前后簇拥护卫下，不顾鞍马劳顿，继续转向新围场游猎的情景。《乾隆围猎聚餐图》是其中一幅，描绘了乾隆帝一行狩猎时休息、煮食鹿肉的场面。乾隆帝盘腿坐在黄色的座垫上，近臣侍卫分列两边，有的人站立，有的人半跪，大多数人手中持有弓箭、腰刀和虎神枪；再外面一圈人，中间正在准备野餐的食品，就是刚刚被猎杀的鹿。画面左边有3人正在剥鹿皮，切割鹿肉；另有3人燃烧起炭火在烩鹿肉汤。画面的中下部还有三人在炭火上烧烤鹿肉，旁边有人捧果品盒和酒具，另有数人手持虎神枪警戒。最下方有一个人背着一只中箭的狍鹿走来。帐篷的背后为起伏的群山和参天的古松，山坳处几匹马和骆驼在休息，其中一只骆驼背上还搭着一头死鹿。整幅画面结构严谨，刻画形象极其生动逼真。
郎世宁还是“战图”这一新型院画的领衔画家。郎世宁所作战图《平定伊犁回部得胜图》共16幅，其中《阿玉锡持矛荡寇图》，描绘了在平定西域战斗中立功的将士阿玉锡。郎世宁以其擅长的“写真”技艺，逼真地刻画了阿玉锡全身戎装、持矛跃马的形象；生动地表现出了阿玉锡坚毅勇敢，冲杀敌阵如入无人之境的英雄气概。
郎世宁在宫廷供职期间，做了许多有益于中西文化艺术交流的工作。他曾将欧洲的油画、铜版画以及天顶画、焦点透视画的技法，甚至连制造油画颜料的技术，也毫无保留地教给画院画家。郎世宁的徒弟先后共有十几人，在皇家画院内形成了实力雄厚并得到皇帝信任的郎世宁新体画集团，使清朝的宫廷画形成了一种“中西合璧”的新颖绘画风格。他不但把西方绘画技法传入中国，而且帮助和指导淮关监督年希尧完成了《视学》一书，此为中国第一部关于西洋绘画透视法则的专著。郎世宁还为当时的天主教堂创作了不少宗教油画，如东堂的耶稣圣心像等。
乾隆三十一年（1766）郎世宁去世，享年78岁。郎世宁的丧礼备极哀荣，乾隆帝特下谕旨，追赐侍郎衔，御赐离京城不远的一块土地为其下葬之地，并赏赐葬银300两，以示怀念。
