一、解剖学
北宋在中国古代解剖学史上有重要成就。此期间前后曾进行过两次人体解剖活动，并由此产生了两部人体解剖学图谱——《欧希范五脏图》和《存真图》。
宋仁宗庆历年间(1041～1048)，广西地方官府处死欧希范等五十六名反叛者，并解剖死者的胸腹，宜州推官吴简(一作灵简)与医生和画工较仔细地观察了这些尸体的内脏器官，并由画工宋景描绘成图，这便是《欧项范五脏图》。这一史实在当时及稍后的许多史志及笔记文集中部有记载（范缜《东斋纪事》卷一，沈括《梦溪笔谈》卷二十六，叶梦得《岩下放言》卷下、赵与时《宾退录》卷四、李攸《宋朝史实》卷十六、杨仲良的《通鉴长编纪事本末》卷四十九、郑景壁的《剧谈录》等都或详或略地记载了其始末），该图早已佚失，难以知其详情，从《史记标注》转引杨介《存真图》中所载吴简的一段话中可以窥其大略，《存真图》云：
“宜贼欧希范被刑时，州吏吴简令画工就图之以记，详得其证。吴简云：‘凡二日剖欧希范等五十有六腹，皆详视之，喉中有窍三：一食、一水、一气，互令人吹之，各不相戾，肺之下，则有心肝胆脾；胃之下，有小肠；小肠下有大肠。小肠皆莹洁无物，大肠则为滓秽。大肠之旁则有膀胱。若心有大者、小者、方者、长者、斜者、直者、有窍者、无窍者了无相类，唯希范之心，……，如所绘焉。肝则有独片者、有二片者、育三片者，肾则有一在肝之右微下，一在脾之左微上。脾则有在心之左。至右蒙干多病嗽，则肺且胆黑；欧诠少得目疾，肝有白点，此又别内外之应。其中黄漫者脂也。’”
就已知中医文献来看，吴简对人体胸腹脏器间的位置及相互关系的描述，较之前人详明而准确得多，实际上他已注意到右肾比左肾的位置略低，这是了不起的发现，他明确指出脾在心之左(不言而喻，肝则在右侧)，从形态学上纠正了左肝右脾的错误认识。不过，吴简的论述中仍有一些错误。由于时代条件的同限性，我们不能求全责备。《欧希范五脏图》不仅在生理解剖方面取得一定成就，在病理解剖方面也有可贵发现。吴简所云：“蒙干多病嗽，则肺且胆黑。”久病咳嗽而致肺颜色发黑的病理解剖现象是完全可能的。这一解剖发现不仅以事实说明中医学“有诸内必形诸外”，脏腑相关理论，而且首开了中国医学史上从人体内脏形态的改变寻找体表病症产生原因的先例。
《欧希范五脏图》是已知最早的人体解剖学图谱。不过，就其在历史上的影响而言，实不及其后问世的杨介《存真图》。《存真图》是宋徽宗崇宁年间(1102～1106)由医家杨介和画工根据他们所观察到的被宋廷处决剖刳的反叛者的胸腹内脏绘制而成的解剖图谱。《存真图》至清代初期尚存，《文渊阁书目》和《汲古阁毛氏藏书目录·医家类》均有著录。元、明时期的一些医书还转录了其解剖图谱及其说明性文字，《存真图》现在虽已佚失，但其部分内容却由这些医书而得以保存下来。从中可知，《存真图》的绘制十分简细具体，它不仅有人体胸腹内脏的正面、背面和侧面全图，而且还有分系统、分部位的分图，如：《肺侧图》、胸部内脏的右侧图形；《心气图》为有侧胸、胸腔的主要血管关系之图；《气海横膜图》，为横膈膜正在其上穿过的血管、食管等形态图；《脾目包系图》，为消化系统图；《分水阑图》，绘出了泌尿系统；《命门、大小肠膀胱之系图》，绘出了泌尿生殖系统。所绘诸图及其文字说明大致正确。
《存真图》比《欧希范五脏图》有很大的进步，这种进步不仅是《存真图》更加详细具体，也更加精确。如《欧希范五脏图》认为喉中有三窍，而《存真图》则明显绘示出喉中只有两窍，纠正了前者的错误；《心气图》绘出了心脏与肺、脾、肝、肾等脏器的血管联系，这是中国古代生理解剖学史上的重要发现。不过，《存真图》中也存在一些局限性，例如，它认为肾脏有一管直通前阴(以泄精)，并漏绘了胰脏等等。尽管如此，《存真图》仍不失为中医史上一部最有价值、最有成就的解剖学图著。
《存真图》问世以后，很快便取代了《欧希范五脏图》在解剖学领域的位置，成为当时及后世生理解剖学图著的范本。宋以后医籍中所描述的人体脏腑图形及其文字说明，基上都取之于《存真图》。
在十六世纪以前，人体实际解剖在欧洲极少见到，《欧希范五脏图》和《存真图》的出现及其影响，说明我国人体解剖学的水平，早在十一世纪曾处于当时的世界领先地位，可惜囿于长时期封建社会诸种因素的束缚，没有进一步发展起来。
二、病因学和诊断学
(一)病因学由博返约
自唐代至北宋数百年间的医书，论述病因基本上都沿袭《诸病源候论》之说。南宋时期的医家陈无择另辟路径，他对历代所积累起来的丰富的病因学内容进行高度概括，使病因学理论获得了由博返约的发展，打破了数百年来病因学停滞不前的局面，他强调：
“然六淫，天之常气，冒之则先自经络流入，内合于脏腑，为外所因。七情，人之常性，动之则先自脏腑郁发，外形于肢体，为内所因。其如饮食饥饱、叫呼伤气、尽神度量、疲极筋力、阴阳违递，乃至虎狼毒虫、金疮踒折、疰忤附著、畏压溺等，有背常理，为外因。”
在这里，陈无择按照病因的来源、致病过程等将所有病因归纳为三大类：外因，指气候因素，即六淫，也包括疫疠之气；内因，指情志因素，即七情；不内外因，指内因和外因之外的所有因素，包括不适当的饮食、劳累、房事、外伤、事故等等。这种归纳概括了各类病因的性质，对于病因学理论有提纲挈领的作用，成为后世医学进行病因分类的依据。
(二)诊断学上的创新
脉诊在宋代有重要进步，产生了几部脉学或以脉学为主的诊断学专著，如崔嘉彦的《脉诀》、刘开的《脉诀》和施发的《察病指南》等，这些著作为普及和发展脉学发挥了积极作用。
南宋医家崔嘉彦所撰《脉诀》(又称《崔氏脉诀》、《崔真人脉决》、《紫虚脉诀》)是一部以四言歌诀形式写成的普及性脉学专著。它以通俗简捷的文笔阐述了脉诊的基本原理和方法，如寸口诊脉的生理学基础，寸口分部及其常脉，寸口各部之脉所主脏腑和躯体部位，迟、数、浮、沉四种基本脉象的标准，五脏常脉。“七表八里九道”脉的脉象，脉病互参之理，各种病证的脉象和各种脉象的主病以及脉应四时之理等等。尽管这部书在脉学理论和方法上没有多大突破，但却比较成功地将复杂深奥的脉学知识以简明晓畅的形式进行了概括和表述，便于初学者习诵和掌握，易于推广，以至成为后世学习和传授脉法的重要蓝本，反复为其它脉学著作所借鉴。
南宋另一位医学家，崔嘉彦的弟子刘开(字三点，号复真子)所著的《脉诀》(又称《复真子刘先生脉法》、《刘三点脉诀》撰于1241年，也是一部普及性的脉学专著，刘开并非照搬崔氏而别有新意。
刘氏是以浮、沉、迟、数为基本脉象，以风、气、冷、热分别为这四种基本脉象所主的基本病证。又根据脉之有力和无力区分病证的虚实；根据寸、关、尺三部与上、中、下三焦的配属关系。以三部脉象诊察三角病证，再按左右手各部脉与五脏六腑的配属关系，诊察五脏六腑之病证。从而大大简化了脉学的内容，抓住了脉学的纲领；其所提出的脉象主病的关系在脉学理论上也有一定的创新，对脉学诊断作出了贡献。
南宋施发的《察病指南》是一部以脉学内容为主的诊断学专著，其贡献在于他首次创造性地绘制了脉象图。在施氏《察病指南》的“卷中”将历代脉学文献中提到的三十三种脉象依其指下感觉一一描绘成图，该图依次是：“七表”——浮、芤、滑、实、弦、紧、洪；“八里”——微、沉、缓、涩、迟、伏、濡、弱；“九道”——长、促、短、虚、结、牢、动、细、代、数、大（实为十一种）：“七死脉”——弹石、解索、雀啄、屋漏、虾游、鱼翔、釜沸。
图中圆圈表示脉的搏动区间或诊脉的区域及其切按的深度范围。圆圈内的各种图形是对各种脉象指下感觉的形象描绘，例如肖脉的脉线在圆圈中线以上，表示该脉搏动部位表浅，轻按即得，而沉脉的脉线在圆圈中线以下，表示该脉搏动部位较深，重按才得；芤脉的脉形图象中空的软膏，按之则陷（“如按葱管”)；伏脉深伏不现，故脉象图的圆圈中没有脉线；滑脉的图形为一串小圆圈，表示该脉”如盘走珠”，往来流利……这些形象化的脉象图反映了各种脉象的基本特征，它比单纯文字描述也更加直观，对初学者在临床上体会对鉴别各仲脉象有一定的帮助。施发的脉象图，是一种有意义的尝试，应当肯定其历史价值。
三、《伤寒论》的整理研究
宋代治平二年(1065年)校正医书同刊刻《伤寒论》，并对其作出了很高的评价，熙宁九年(1076年)宋太医局将此书列入医学生的必修课程，这就使《伤寒论》的学术地位空前提高。《伤寒论》其书也大为流行，对《伤寒论》的研究更为深入和普遍，较唐代有了很大进展，有许多著名医家致力于此，涌现出一大批以“伤寒”命题的研究著作。
宋代《伤寒论》研究的特点是注重临床实践中的实际应用，而并不注重原文的注释和真伪的考证及条文的编次顺序；宋代医家对《伤寒论》固然相当推崇，但并末将其视为“不可更动一字”，条文往往是选择录用，方药也经常选用其他著作及本人经验加以补充。医家们在研究中使用的方法也比较丰富，六经分证，以方类证，以法类证，以病类证，以经络释六经，以八纲择六经等等，均为此期伤寒研究著作中的常用方法。此外，这些著作中所反映的对温热病的认识，也很值得注意。
(一)庞安常与《内容总病论》
庞安常曾以善治治伤寒而闻江淮一带。其现存的著作有《伤寒总病论》。书中包括了伤寒与温病两方面的内容，前三卷论述伤寒，卷一为六经分证，卷二以法类证，卷三以病名证。主要例举张仲景《伤寒论》及《金匮要略》条文加以论述，也收入部分非仲景方。庞氏对伤寒病的认识有两个特点，其一是强调人体正气在伤寒发病中的决定性作用。所谓“勇者气行则已，怯者则著而成病”（庞安常《伤寒总病论》卷一，578，四库全书738册，上海古籍出版社，1986）；其二是特别注重地理、气候对用药的影响，主张因时因地制宜。他认为江淮地偏暖处，唯冬春可用桂枝汤，春末至夏至间应在麻黄、桂枝、青龙方中加入黄芩，夏至之后又须加知母、大青、石膏等清热泻火解毒之品同用。
关于时行温病，庞氏将时行分为时行寒疫与天行温病论述：将温病分成伤寒之温病与四时自感之温病。庞氏论温病的重点在于冬温之毒及四时自感乖戾之气而成脏腑阴阳温毒，具有流行性，剧则流行天下，次则一方、一乡或偏着一家，即天行温病。他根据四季五行属性配合脏腑经络，将温毒分成青筋牵、赤咏拂、黄肉随、白气理、黑骨温五大类，虽然这种分类有失牵强，很难与今天所认识的传染病进行联系，后世对此也鲜有发挥。但重要的是，庞氏所言之天行温病从病因、病机、证候分类、治法方药各方面都完全区别于伤寒病，使天行温病具有相当的独立性。人们将庞安时视为早期温病学家，当源于此。
(二)韩祗和与《伤寒微旨论》
韩祗和的《伤寒微旨论》虽旨在广仲景之法，但已从《伤寒论》中脱胎出来，极少引用原文，而是阐述韩氏本人的临证心得，书中断载四十余首方亦均为韩氏本人的经验方，只在“可下”篇中强调了仲景的三个承气汤。
韩氏对伤寒的认识立足于阴阳二字，如伤寒病因病机，他虽然同意伤寒病热之说，但认为其原因是始于阳气内郁结而后方成热病。伤寒病的诊断分类，他尤其重视辨别阴阳虚盛，辨别的标准以诊脉为依据：先察脉之浮沉以别表里，再于沉浮中察寸尺虚盛。他指寸脉为阳，尺脉为阴，关脉为界，如关前寸小，关后尺大为阳虚阴盛，反之则为阳盛阴虚，采取不同的治法方药，其次他非常重视天时气候阴阳消长，并以此来调整自己的处方用药。如春夏二季阳气升发，韩氏于汗法、温法中均参酌药力轻清而立方，并将春夏分成三个阶段，逐步递成药物的温散而增加药物的清解力。
总之韩氏的主张是平衡阴阳，反对滥用温热药物，对原《伤寒论》方进行化裁变通。此外，关于阳黄的治法创用温阳退黄，对后世治黄影响很大。
(三)朱肱与《南阳活人书》
朱肱的代表作是《南阳活人书》，此书集朱氏隐居旨近二十年钻研《伤寒论》的心得，初名《无求子伤寒百问》。朱氏用分析综合的方法类聚伤寒条文，以问答体裁，设问答百题，对伤寒病机，辨证、治法、方药各个方面进行论叙，并采撷《千金要方》、《外台秘要》、《太平圣惠方》等书中的有关方剂进行补充。
在病机方面，朱肱的观点是以经络理论释六经实质。可以认为他是最早具体阐发这一理论者，即以足三阴三阳经络的通行路线及其生理特点来分析解释仲景三阴三阳病证的临床表现及传变转归。如伤寒一二日，认为是足太阳膀胱经受病，以太阳为诸阳之会，寒束阳郁解释发热恶寒，以该经循行路线所经过解释头颈强痛、腰脊强等症。他经均作类似说明。此说对后世影响颇深，在辨证方面，提倡识经络以辨邪之所在，识脉以分表里阴阳虚实，层次分明，比较易于掌握。在治法方面，强调用药不能偏执凉热，主张根据四时气候调整饮食辅助治疗；春宜凉，夏宜寒，秋宜温，冬宜热。他赞同庞安常使用麻黄、桂枝、青龙各方当因时因地治宜的观点，春夏之季在上方中加入清热之品。关于伤寒方药的研究，朱肱采用以方类证的方法，以《伤寒论》方为条目。汇聚有关条文，一方多用时，则汇集一处。
此外，朱氏对温病的认识也颇有见地。除冬伤于寒之温热病外，还提出了中暑与湿温两种病因与伤寒无关的病证。指出中暑外证与热病相似，治宜白虎汤等，若作热病治之，复用温热药，必致发黄斑出。湿温为湿热相搏，治拟白虎加苍术清热化湿，不可发汗，汗出则至变证。
(四)许叔微与伤寒论著三种
许叔微现存伤寒研究著作有三种，即《伤寒百证歌》、《伤寒发微论》、《伤寒九十论》，三书均脱离原《伤寒论》的体裁编次，博引群书，结合其本人的经验，旨在说明《伤寒论》的基本原理与临床应用。
许氏的学术思想主要反映在《伤寒百证歌》中。此书以七言歌诀体裁叙述仲景学术思想，《伤寒论》原文只在歌诀之间以注解形式出现。书中遇《伤寒论》中有论无方时，选《千金要方》、《活人书》等书补入。论之不详，则选用《诸病源候论》等书的病机学说加以补充。此书的独到之处，在于对八纲辩证的发挥。许氏认为人纲之中，应首辨阴阳，阴阳不辨，则表里寒热瞪实莫之能辩。他将六经分证与八纲辨证相互联系。指三田为阳，三阴为阴。而三阳之中，太阳属表，阳明属里，少阳属半表半里，三阴皆属里，故里证当有阴阳之别，阳热里证莫盛于阳明，白虎、承气汤证是其典型病证，阴寒里证莫盛于少阴、四逆，理中汤证是典型病证。寒热虚实的分证又各有表里之不同。至于阳证似阴，阴证阳阳、阴盛格阳则更需要脉证合参，详加审辨，这样使八纲辨证更为具体化、条理化，而且与伤寒六经辨证又达成较为合理的统一。因此他的理论在后世伤寒临床治疗中比较通行。
《伤寒发微论》大祗是许氏学习《伤寒论》的心得体会，此书聚集了二十二篇论文，对帮助后学者理解《伤寒论》颇有裨益。《伤寒九十论》是一册医案医话集。许氏选择了九十种不同的伤寒治验病案，记载详细而较为忠实，并包括了十一例死亡之病例，每例之后均予以分析讨论，反映了许氏较高的理论水平与治疗技艺。对于《伤寒论》理论的理解及中医临床工作，至今仍有一定的指导意义。
(五)郭雍与《伤寒补亡论》
郭雍的《伤寒补亡论》是宋代《伤寒论》研究著作中最接近原书面貌，引用原文数量最多，文字最忠实的一家，与《注解伤寒论》相比，其主体部分，即伤寒六经证治部分及“平脉”、“辫脉”篇均基本保留原编次面貌。全书排列先是总论与脉法，次为六经证治，再次为治法、病证，治法仍以“汗吐下温灸刺水火可不可”来分类。
本书所言之“补亡”即采撷《素问》、《难经》、《金匮要略》、《诸病原候论》、《外台秘要》诸论及宋肱、庞安常、常器之诸家之说来补充仲景《伤寒论》中所阙处。从参考书的选择、证类排列、论证说理各方面，郭氏均力求细致全面。因而此书既反映了《伤寒论》的学术观点，一定程度上也反映了《伤寒论》前后中医有关伤寒学术的流传情况。
郭雍对伤寒病机及辨证的认识，受朱肱的影响极深，对其六经经络病机说以及分经络、辨脉二步辨证法几乎完全接受，溶为已说。因此《伤寒补亡论》的地位恐怕不在于它对伤寒病的诊治有何独到的创见，而在于它在学术流传方面所起的作用。
四、运气学说的兴盛
以“运气七篇”（指王冰次注本《黄帝内经素问》中卷十九至二十二中的七篇论述运气学说的专著）为标志的五运六气学说，虽然形成的时代较早，但在唐代以前它却是罕为人知的，几乎没有什么实际影响。直到唐·宝应元年(公元762年)，王冰将“运气七篇”补入《素问》之中并加以注解阐发以后，运气学说才为世人所知，并逐渐受到重视。唐代后期又陆续出现了几部运气学说专著和专篇，如《素问六气玄珠密语》、《天元玉册》、《昭明隐旨》和《元和纪用经·六气用药增损法》等，其中除《昭明隐旨》已佚失外，其余三部书尚存，这几部书旧题为王冰撰，但据其内容考证可知，均为唐代后期人士伪托王冰之名而作。
宋仁宗嘉祐至宋英宗治平年间(1057～1067)，由“校正医书局”将王冰重新编次的含有“运气七篇”的二十四卷本《黄帝内经素问》选作范本，加以校正并颁行全国。“运气七篇”在王冰次注本《黄帝内经素问》中占有近三分之一的篇幅，它被作为医学经典——《素问》的重要组成部分由官方颁行全国，这无疑大大提高了它在医学领域中的地位，扩大了运气学说在医界的影响。因此，北宋的医学校——太医局以及地方医学校也将王冰次注本《素问》作为教科书，并将“运气”列为基本教试课程之一。北宋末年，运气学说由于受到宋徽宗赵佶的大力提倡和推广而进入鼎盛阶段，《圣齐经》与《圣济总录》将运气学说置于突出地位。这一措施不仅在全国医界、而且在全民范围内推广普及运气学说知识，运气学说的影响和应用至此也达到空前的兴盛时期。
刘温舒《素问入式运气论奥》(以下简称《运气论奥》)成书于宋哲宗元符二年(公元1099年)。全书共三卷，以图文并茂的形式分三十个专题，对运气学说中的基本概念和基本原理进行了阐明和发挥，《运气论奥》立论比较醇正，不象《玄珠密语》和《天元玉册》那样偏僻驳杂，更无占卜灾祥的内容。它忠实于“运气七篇”的基本精神，着重摘取。“运气七篇”中原有的概念、原理和理论格局，加以阐释和发挥，该书以相当篇幅对五行生克休旺、十干、十二支、五行生成数、纳音、月建、四时气候、九宫分野等自然哲学的基本概念和理论加以论述，也是为了阐发运气学说，使之便于理解。《运气论奥》是中医史上的一部较重要的运气学说专著。
南宋时期，陈言在其《三因极一病证方论》中针对年干和年支详细而具体地开出了治疗五运太过不及和六气司天所致病证的十六首方剂。这是将运气学说的治疗原则具体落实到方药上，继《元和纪用经》之后进一步发展了运气治疗学说。
宋代运气学说的另一特点是强调运气有常有变。最先明确提出运气的常变之辨者为北宋科学家沈括。
所谓“常”是指经常性的、规律性的变化，“变”为异常的、特异性的变化。沈括认为气候及其病候的出现有常有变，运气所决定的是规律性的气候病候，而在其之外还有特异性的变化；因此在应用运气学说时就不能胶执于定法，不知变通。而应结合其时其地的具体气候病候来加以判断，《圣济总录·运气》也承认运气有常变之别，运气理论格局反映的是其常——“定期之纪”；由于种种原因，运气也有变异；对于变异的情况，就不可拘泥于常理。
提出运气有常有变是为了告诫人们要灵活应用运气学说，将运气理论格局与具体时间地域的气候情况相结合，知常达变。这种主张在后世得到了广泛的响应。