沈括，字存中，錢塘人，因為父蔭得官為沭陽主簿。
沭陽縣靠着沭水，是職方氏所寫的“水澤叫沂水、沭水”的地方。
早先的河道漫衍為停滞不流的污澤，沈括重新修築二堤，疏浚水流為一百條水渠九個水壩，用來分導和節制沭水的主流和支流，得到上等好田七千頃。
考中進士後，沈括被派去編集校對昭文館的書籍，擔任館閣校勘，删定三司條例。
按照慣例，皇帝每三年一次往圜丘祭祀天地的禮儀，是由有關機構按照典籍記載安排進行，他們把副本收藏起來，吏員往往借着舉行祭祀儀式而謀取私利。
祭壇下張設帳幕，在距離皇城數裡的地方修建園林，豎立起五彩的木頭，把雕刻好的飛鳥走獸綿延不斷地放置在林木之間。
将要舉行祭祀的前夕，皇帝親自前來觀賞，登上端門，陳列儀仗衛隊以檢閱他們的威嚴警戒，遊覽賞玩，這些都不是齋戒祭祀時所應有的現象、皇帝使用的一個器物，就需要六七十名工匠制作。
沈括考察了南郊大禮的曆史沿革，撰寫了一本書叫《南郊式》，于是皇帝降诏命令他掌管郊祀的事務，按照新禮儀辦事，所節省的費用數以萬計，神宗十分滿意。
升任太子中允、檢正中書刑房、提舉司天監，當時的日官都是庸庸碌碌的人，對于天文現象、天體圖象及天文儀器，幾乎全然不知。
沈括開始設置渾儀、景表、五壺浮漏，召請衛樸修造新的曆法，向全國各地征集太史用的觀測天象的書籍，在司天監裡參雜使用讀書人，把方技科分為五項，這些辦法後來都被采用施行。
加官為史館檢讨。
淮南發生饑荒，朝廷派遣沈括前去巡察。
他發放常平倉的錢和糧食，疏通河渠，修治荒廢的農田，以此來消除水災造成的破壞。
升任集賢校理，巡察兩浙地區的農田水利情況，升任太常丞、同修起居注。
當時朝廷大規模地登記民間車輛，人們不了解朝廷的用意，都引以為憂；市易司又擔憂四川禁止不了私販井鹽，打算把四川的私井全部填實封住而運解池的鹽去供應。
上書議論這兩件事的奏疏多得像織機上的紗線，但神宗都不予理睬。
沈括侍立在神宗身邊，神宗回頭看看他說：“你知道征集車輛的事嗎？”沈括回答說“：我知道這件事。
”神宗說“：這事怎麼樣？”沈括回答說