现存《梦溪笔谈》分为26卷，分故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议17个门类共609条。内容涉及天文学、数学、地理、地质、物理、生物、医学和药学、军事、文学、史学、考古及音乐等学科。《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，百科全书式的著作。  
    在数学方面开创了“隙积术”和“会圆术”。天文方面指出极星不在天极；得出冬至日长、夏至日短等结论。并且对天文仪器也有所改进。历法上大胆创新，提出《十二气历》。地理学方面以流水侵蚀作用解释奇异地貌成因。物理方面记载了磁偏角、凹面镜成像实验和声音共振实验，内容主要有声学、光学和磁学等各方面，特别是在磁学方面的研究成就卓著。书中还记述当时一些重大科技成就，如指南针、活字印刷术、炼铜、炼钢、石油等。其中“石油”一词是在该书中首次提出的，并且沿用至今。
    沈括在晚年用写成《梦溪笔谈》二十六卷，再加上《补笔谈》三卷和《续笔谈》，共列有条文六百零九条，遍及天文、数学、物理、化学、地学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等各个方面，内容十分广泛、丰富，是中国科学史的重要著作。《梦溪笔谈》中所记述的许多科学成就均达到了当时世界的最高水平。英国著名科学史专家李约瑟称《梦溪笔谈》是“中国科学史上的坐标”。