及化学反应前后各种物质成份之间的关系，具有“质量守恒”的思想。“质量守恒”是指在任何孤立系统中，不论发生何种变化或过程，其物质总质量始终保持不变。
在“化学”这一学科的历史发展中，人们对“质量守恒”的认识经历了很长的时间，最后才由法国著名化学家拉瓦锡，在研究燃烧过程中确立下来。但是，这已经是西元18世纪下半叶的事情了。
然而，“宋应星”最早在对金、银进行分离的方法分析中，在硫化汞的制取过程中，早就窥测到了这种物质运动的深邃奥秘，虽认识程度不及后者能提出完整的“质量守恒定律”，但毕竟比后者早了一百多年！
“宋应星”对于那些鬼怪、迷信之说给予坚决驳斥， 主张对事物的考察要用“试见”和“试验”的方法。
如他对麦子的开花就进行过仔细观察，作出了“江南麦花夜发，江北麦花昼发’的科学结论。而对未经自己亲自检验的事物和现象，“宋应星”往往持谨慎保留的态度。
值得称道的是，“宋应星”在学术上对自己要求极严，有着高尚的科学美德。其在《天工开物》的初稿中，包含有“观象”和“乐律”二卷，是作者“宋应星”专门论述天象观测和音乐韵律的。
可是，在《天工开物》正式刊行时，作者却将上述两卷抽了出来。“宋应星”自认为这两卷“其道太精，自揣非吾事，故临梓删去”了。这说明“宋应星”追求实际例证，也就是“耳听为虚，眼见为实”的科学精神。
“宋应星”在阐明其“形气”论、“二气五行说”及万物“生化之理”的自然观时，已经把中国传统“唯物主义哲学”关于物质的构成及其发展的学说推向一个新的境界，树立了一个新的里程碑，使古代朴素的自然观具有更多哲理性和自然科学内容。运用他的这些理论思想，就能够比较容易的去解释更加广泛的自然现象了。
“宋应星”的“唯物主义自然观”的观点，是在与当时占统治地位的“唯心主义自然观”的斗争中成长起来的。“宋应星”为自己的著作冠以“天工开物”之名，就是这一思想的生动体现。
“天”即自然界；“工”指人的技巧；“开”是开发利用之意;“物”亦物质财富。“天工开物”的意思就是“在自然界中被人工技巧开发出来的物质财富”。在“宋应星”看来，自然界是人类赖以生存的物质基础，而人为万物之灵长，能够用自己的智慧开发利用自然，并创造生活需要的各种物质财富，以促进人类文明的发展。
在《天工开物》的序中，宋应星开宗明义地说:“天授地载，物数号万，而事亦因之曲成而不遗，岂人力也哉了？”这种强调自然界是不依赖于人的意志而客观存在、强调人对自然界的能动作用，正是唯物论的基本观点。“宋应星”还有着朴素辩证法的思想，他认为“土脉历时代而异，种性随水土而分。”
这”说明土壤的性质随时间的推移而发生变异，物种及其性状随水土的不同而有所区分”。在另一部著作《谈天》中，“宋应星”把自己的观点表述得更加明白，他说“以今日之日为昨日之日，无异于刻舟求剑”。
“宋应星”在这里强调的是“变”，即万事万物都处在不断的运动变化中，不变的事物是不存在的。逐步形成了朴素的唯物论和辩证法的思想，而这一思想一旦形成，又指导着他在科学技术的研究中奋力向前，取得了卓越的成就，成为我国乃至世界历史上杰出的学者。
后世的“华东师范大学”历史学教授李以章说过：“宋应星在总结农业和手工业经验的过程中，逐步形成了朴素的‘唯物沦’和‘辩证法’的思想，而这一思想一旦形成，又指导着他在科学技术的研究中奋力向前，取得了卓越的成就，成为我国乃至世界历史