了地磁偏角的存在，比欧洲早了四百年。 沈括还确定出北极星几个世纪运转的位置。这使得海员在航行时利用指南针更准确地确定方向。 沈括对地质学也颇有研究。在长期观察奇怪的自然现象后，他阐明了一个地貌学和气候变化原理。根据当时日食和月食的观测情况，他分析出太阳和月亮是球状的，而不是平面的，从而扩展了中国早期天文学家的理论。担任司天监期间，沈括举荐北宋天文学家和数学家卫朴，两人一起运用宇宙学假设，描绘行星运行轨道的变更，包括逆行。在卫朴的协助下，沈括连续五年来每晚三次记录和测绘月亮的运行轨迹，从而修正了关于月亮的运行