司马光不但善于阅读史书，他还悉心钻研历史，勤于思考。他在读书过程中发现自《春秋》之后的一些史书卷数太多，一个人就是用一生的经历也难以读完并说出其大致情况，由此，社会上的读书人就出现了弃难读易的不良倾向，势必导致许多繁难的典籍要失传的严重后果。鉴于此，司马光便产生了想编一本简明扼要的通史，便于人们用较短的时间就能掌握历史发展梗概的念头。有一次，他对刘恕说：“予欲托始于周威烈王韩、魏、赵为诸侯，下迄五代，因丘明编年之体，仿荀悦简要之文，成一家书。”可见，这时的司马光对于著书立说已经是深思熟虑、成竹在胸了。于是，在嘉年间司马光开始修《历年图》一书，并于治平元年修成，进呈给当时在位的英宗皇帝。从这部书的内容来看，它实际上就是《资治通鉴》的基本雏型。之后，司马光又用了两年时间编撰了《通志》，深得皇帝的赞赏。英宗皇帝也是一个非常爱好学习历史的人，他下诏命司马光编历代君臣事迹，可以接续《通志》并同意设立书局，由司马光自己选择地方、选择人员。这实际上又为《资治通鉴》的修成提供了一定的保证。书局成立后，地址设在了崇文院，司马光精心挑选了几位史学方面的英才，刘恕、刘攽、范祖禹等三人先后成了他的得力助手。他们依据各自的专长实行分兵把口，草拟初稿，最后由司马光定夺成篇。这样，既保证了《资治通鉴》的学术价值和历史价值，也保证了它在政治方面的观点一致性。最为重要的是，他们在编纂之前，制定了一个共同遵循的编修方法和原则，那就是先作丛目，然后修长编，最后由司马光勒定成书。这曾被人们形象地概括为司马光修书三部曲。
公元1067年，英宗病死。即位的宋神宗也是一个爱好历史的人，他非常重视历史经验，也和英宗一样极力支持司马光修书。他即位不久，便将此书赐名为《资治通鉴》，他主要是根据书中的内容认为“鉴于往事，有资于治道”，并亲自写了一篇序文，在第一次读此书时赐给了司马光，让他等书全部完成之时再写入书中。此时的司马光，依旧在朝任翰林学士兼侍读学士，由于公务繁忙，没有充足的修书时间，所以修书的进度并不快，五年的时间修成七十卷，却还没到全书的四分之一。
司马光像公元1069年，神宗任命王安石为参知政事，主持变法，史称“王安石变法”。司马光对此是极力反对的，他在给王安石连写三封书信进行劝说无效后，大失所望，清楚地意识自己不能在朝廷继续安身了，便请求离开京城。皇帝应允后，他先去了西安任职，于公元1071年，他又辞去职务来到洛阳，当了一个闲官，决心著书立说了。而实际上，他在洛阳隐居时恰好给他提供了编书的条件，没有了官场的喧烦，有的只是充足的时间、安静的环境和各方面的优裕条件。司马光到洛阳的第二年，便把书局搬迁过来设在了崇德寺，随之而来的只有范祖禹一人。刘恕、刘攽都在书局之外进行编修。公元1073年，司马光为了修书时有个更好的环境，在洛阳尊贤坊北侧买了二十亩地，建成了“独乐园”。园中设有读书堂、弄水轩、钓鱼庵等景致，是个依山傍水、鸟语花香、清静优雅的小园林。在这里，司马光在从事艰苦、紧张的修书劳动之余可以自己调节一下，但更多的时候，他还是把自己关在房间里进行写作。他常常是早起晚睡，废寝忘食，对待删削工作谨慎细致、精益求精。相传，司马光为了时刻提醒自己不得贪睡，就用圆木做了一个枕头，取名为“警枕”。当他把头枕在圆木上，进入梦乡后，只要稍稍一动，“警枕”就会翻滚，司马光马上就醒了，并且绝不再睡，继续拿起笔编纂这庞大的著作。朝朝如此，夜夜这样，十几年如一日，对于一个已经五十多岁的老人来说又是何等的艰辛啊！
当然，人的精力也是有限的，何况司马光年事已高。身体的疲劳及眼力昏花常迫使他去到园中休息，放松一下绷紧的神经，活动一下乏累的身体，但他时刻提醒自己不要耽误太多的时间。只有一年春天，洛阳牡丹花盛开的季节，有朋友接连几日邀他去游春赏花。一天游罢回到园中，他的老仆人非常惋惜地说：“您一走就是十几天，不曾看过一行书，可惜您浪费了《资治通鉴》书影时间啊！”一句话，使司马光感到很惭愧，他发誓再也不出门了。以后，只要有人一邀请他，他便把仆人的话告诉人家，并婉转地谢绝了。司马光就是这样靠珍惜分分秒秒的时间刻苦著书，和他的助手们一起毫不吝惜地奉献着自己的全部心血和汗水，凭着强烈的事业心，顶着社会上的流言蜚语，终于在公元1084年的十一月修完了《资治通鉴》的全书。这时，司马光已是六十六岁的高龄了。他已经累得到了“骸骨癯瘁，目视昏近，齿牙无几，神识衰耗，目前所为，旋踵遗忘”的地步了，为了这部书，他已耗费了近三十年的心血，就是从书局成立之日算起，还历时十九年，从隐居洛阳算起，他还艰苦地奋斗修书十五载。他在《进资治通鉴表》中说：“臣之精力，尽于此书”，可见，司马光已经为这部浩大的史书耗尽了毕生的精力。
《资治通鉴》这部编年体巨著，一共是二百九十四卷，上起周威烈王二十三年（前403年），下迄周世宗显德六年（959年），记载了一千三百六十二年的历史。它网罗了众家之长，包括正史、别史、杂史等三百多种，取材的广泛性是任何一部史学著作无法比拟的；它记载的历史最长，文字多达三百多万字，不但记述了政治史，还涉及了经济、文化、天文、历法、地理等诸多内容，史料记载详实，叙事准确、客观、完备而简明；文字朴实、生动，寓意明显深刻。梁启超说：《通鉴》的“文章技术，不在司马迁之下”。
《资治通鉴》自修成之后，不断受到学者们的推崇、重视和赞誉，不愧为我国文化宝库里的一颗明珠。
理学的兴起
理学，也有的人称为道学，有的称之新儒学（New-Confucianism）。
宋初有三位先生是理学的先驱。他们是：胡瑗（安定先生）、孙复（泰山先生）、石介（徂徕先生）。宋初三先生的那些论述，初步提出或涉及一些理学的范畴。胡瑗字翼之，他的思想从现存的资料看，论及性与情，“安定说《中庸》，始于情性。”孙复字明复，号富春，宣扬道统论等，他的《春秋尊王发微》等著作，强调名分等级的神圣性。《宋元学案》说：安定、泰山“开伊洛之先”。石介字守道，号徂徕，师事泰山。他突出宣扬道统，采用了“道”“气”的概念解说世界等。
宋初三先生又都是教育家，这对于理学的发展很重要。胡瑗在教育上影响更大，他总结在苏州、湖州的教学经验，称之为“苏湖教学法”。在他门下，“学徒数千，日月刮为文章，皆传经义，必以理胜；信其师说，敦尚行实，后为大学，四方归之。”后来大理学家如程颐等都出自他的门下。其中又有一批门下通过科举进入宋代的统治机构。在当时历史条件下，政治、学校、教育联结在一起，推波助澜，理学思潮发展很快。
庆历年间（1041年—1048年）是理学勃起阶段，所谓“庆历之际，学统四起”。这一阶段前后，提倡理学的有：齐、鲁有孙复、石介。以夹辅泰山（孙复）的有士建中、刘颜。在宋有戚同文，欧阳修。关中有侯可、申颜，后来关学形成与他们有关系。浙西的有吴师仁。浙东地区在永嘉有王开祖、丁昌期；在鄞，有杨、杜五子，即杨适、杜醇、王致、楼郁、王说。在闽的有所谓古灵四先生，即陈襄、周希孟、郑穆、陈烈。在蜀有宇文之邵。
宋代理学进一步发展形成重要的流派，北宋五子主要的代表人物。北宋五子是：周敦颐（濂溪）、张载（横渠）、邵雍（康节）、程颢（明道）、程颐（伊川）。他们代表的理学流派是：一、周敦颐的濂学。其主要著作是《太极图说》、《通书》。他以“无极而太极”说，建立宇宙万物形成的体系。又仿“太极”而建立“人极”；“太极”派生出的阳气，“诚”是其体现。诚为最高的道德境界。他吸收佛、道的学说建立较为完整的宇宙观。由周敦颐开始，出现所谓“圣学大昌”的局面。二、张载为代表的关学。他的主要著作有《正蒙》、《横渠易说》、《经学理窟》及《文集》、《张子语录》等。他继承发展中国古代气一元论，认为“太虚即气”，以气为体建立气化流行的理论，《西铭》中提出“民吾胞与，物吾与也”，后来程颐发挥这一说法，认为这是“一一分殊”的思想的表达。三、邵雍的象数学。著作有《皇极经世》、《渔樵对问》、《伊川击壤集》等。他认为宇宙本原为太极，太极动静以及刚柔交互作用生万物，万物变化依先天象数展开。他依象数把宇宙运动过程区分为元、会、运、世。一元十二会，一会三十运，一运十二世，一世三十年。人类历史至帝尧至极盛时期，由尧至宋经历皇、帝、王、霸四个阶段。历史运动的这个过程中呈现倒退趋向。四、程颢、程颐的洛学。二程的思想有分歧，但主要方面相同，因此二程并提作为洛学的创始人。程颢的主要著作是《识仁篇》、《定性书》等。程颐的主要著作有《周易程氏传》、《遗书》、《人集》、《经说》等。明人将二程著作合编为《二程全书》。
二程认为万物一理，一物之理即万物之理。理一而分殊。理在天为命，在人为性，论其所主是为心，实则只是一个道理。封建纲常伦理道德以及名分等级都是天理的体现。维系纲常是治理社会的根本。程颐以“气”有清、浊，说明人有贤、愚的分别，为学的方法是“涵养须用敬，进学在致知。”格物穷理，达到豁然贯通，而直接体悟天理。读《诗》、《书》考古今，察人伦都是格物致知的途径。程颢认为人心自有“明觉”，具有良知良能。程颢对后来陆九渊心学的形成有重要的影响。朱熹的朱学和程颐的思想有直接的联系。
北宋五子外有苏轼为首的蜀学。
濂、洛、关学等学术体系形成，标志理学的确立。濂学自周敦颐后已无传人，关学再传而断。程学由于谢良佐、杨时、游酢、尹等门人的传播而昌盛。理学南传，杨时、胡安国有功。杨时为洛学南渡大宗。由杨时传罗从彦，再传李侗，李侗传朱熹。朱熹为宋代理学集大成者，其学派为闽学。
毕昇与活字印刷术
在纸问世之前，人们只能把文字刻写在各种各样的材料上，如甲骨、铜器、竹木、金石、缣帛、纸草等等。自从汉朝蔡伦发明纸以后，书写轻便，经济多了，并产生了现代意义上的书。这些书通过抄写流传，但十分费时费力。当时的手抄本十分珍贵，藏家往往秘不示人，因而给文化的传播和交流仍带来很大的困难。
到东汉末年的熹平年间（1721—1728年），出现了摹印和拓印石碑的方法，虽比手抄快多了，但仍很费工夫；大约在公元600年前后的隋朝，人们从刻制印章中得到启示，发明了最早的雕版印刷术，即在适宜雕刻的枣木（或梨木）板上刻上要写的文字，成为印板，然后在印板上刷墨覆纸，用力压后印出整版文字来。但刻书版需几年时间，一旦发现错误，就得重刻，不能串版、换字，非常耗时耗力。据史料记载，宋太祖开宝四年（971年），在成都雕版印刷的五千零四十八卷《大藏经》，用了十二年，共雕版十三万块，存放就占用了许多空间。
为了改进雕版印刷。我国人民进行了坚持不懈的努力，不断加以改进，终于由北宋的平民毕发明了活字印刷术。
有关毕的记载，只见于北宋大科学家沈括的百科巨著《梦溪笔谈》。他的主要经历、生平事迹已不可考证。文中提到北宋庆历年间有个市衣（即平民）毕，发明活板（即活字印刷）。毕总结历代雕版印刷的丰富经验，经过反复试验，在宋仁宗庆历年间（1041—1048年）制成了胶泥活字，并实行了排版印刷。这比欧洲活字印刷发明家古腾堡整整早了四百年！
毕首先将质地细腻的黏土，制成一个个规模一致的毛坯，毛坯稍晾干后，在一端刻反体单字，字划突起的高度如铜钱边缘厚度；刻成一批后，将泥字放在水中焙烧，成为单个的胶泥活字。之后，在一块铁板上铺上一层用松香、蜡和纸灰混合制成的药剂，并在铁板上放上一个大小符合要求的铁框；根据稿件需要的泥活字排满后，就将铁板移到火上加温，等药剂稍稍熔化时，用一块平板将字面压平，当铁板降温，药剂冷却凝固时，泥活字就都粘在铁板上，成为一块可供印刷的活字板了。
为了连续印刷，就用两块铁板，一板印刷，另一板排字，两版交替使用，加快印刷速度。印完之后，用火把药剂烤化，用手轻轻抖动，活字就可以从铁板上落脱下来。活字不用时，用纸贴上标签，按字的声韵排列，用木格贮存起来，以便再用时捡字方便。按每个活字的使用频率，毕准备不同数量的活字，如“之”、“也”等常用字，他就准备二十几个，以保证两板排版使用的需要。而一些不常用的字，特殊的事先未准备的僻字，就现场制作，速度也很快。