魏晋南北朝，出现了一批杰出的科学家，如刘徽、祖冲之、裴頠，郦道元、马钧、陶弘景、贾思勰、杜预等。他们在数学、天文、历法、地理、医药、农学和机械制造等方面作出了很大贡献。他们在科技创造中，不仅大量使用度量衡技术，而且考证、改进度量衡量具和量制，促进了度量衡技术的进步。刘徽用他计算出的圆周率(3.14)测量和计算了魏斛和新莽铜斛。其后，西晋律历学家荀勖，为考校律尺，又对新莽铜斛作了实测，与刘徽测算结果相符。过了大约一百六七十年，祖冲之用他求得的更精确的圆周率，根据新莽铜嘉量铭文记载的尺寸，又作了仔细的考证，指出了刘歆在设计嘉量时计算上的粗疏，重新给出了六位小数精确的直径数据。直到北周武帝天和二年(公元567年)制造标准铜斗，其设计计算容积为“一千一百八寸五分七厘三毫九秒”；说明我国1400多年前对量器的设计已相当精确了。西晋医学家裴頠〔wei伟〕，于元康年间(公元291—299年)，发现当时的权重比汉时已有增长，如沿用以往的处方去称量药物，则会危及人命，呼吁改革权量制。南朝药物学家陶弘景，在他的著作《本草经集解》中说，过去散药都用量器计量，但调药有虚实轻重，故今人不复用此，宜改用秤称量。这一时期，各个朝代都有经过考校后制定的乐律尺和天文尺。如南朝的宋氏尺，是太史令钱乐之改铸东汉张衡浑天仪用的尺，长合今24.5厘米。这一尺度为齐、梁、陈三代沿袭并用来调乐律。到了北周，继续用它调乐律和均田度地。直至开皇年间，尽管日常用尺已增长，仍用此度尺来调钟律。此后，唐朝僧一行测子午线用尺、宋朝司天监景表尺、元朝郭守敬设计登封观象台天文尺，以至明代的铜圭表尺，也都沿用此尺度；从而保证了1200年间天文测量数值的准确一致。
这期间技术科学有较大的发展，制造了许多农机具和兵器。如曹魏时的马钧，创造了提花织机和指南车、提水车等；诸葛亮用铁作箭矢，矢长八寸，一弩连发十矢。晋人创造了记里鼓车，又有舂车木人，“行十里，成米一斛”，还有磨面车，“行十里，磨麦一斛。”祖冲之又改进了马钧的指南车，更造千里船，“日行百里”。所有这些创造和制作，都离不开度量衡技术。
《三国志·魏书》卷二记述了曹冲称象的事迹：“时孙权曾致巨象，太祖(曹操)欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰：‘置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣。’太祖大悦，即施行焉。”从这则脍炙人口的故事里，可知三国时已能利用浮力原理解决大称量的技术问题了。