宋代的思想家之间颇有争鸣的风气。北宋人周敦颐（1017～1073）写了《太极图说》，喜欢讲无极、太极和阴阳五行。陕西人张载（1020～1077）则喜欢讲气和太虚，他费了相当多的精力思考事物的运动和对立面的关系。在他看来，“动必有机”，“动非自外也”，由于聚散、动静、虚实等两端，造成了万物“屈伸无方，动行不息”（《正蒙·参两》）。在张载看来，“循天下之理谓之道，得天下之理谓之德”（《正蒙·至当》）。他还思考了天文学问题。为了回答东汉王充在《论衡·说日》中提出的“天何得从水中行乎，甚不然也”的疑问，张载设想：“地在气中，虽顺天左旋，其所系辰象随之。”“地有升降，日有修短。地虽凝聚不散之物，然二气升降其间，相从而不已也。”（《正蒙·参两》）显然，张载是唐代柳宗元和刘禹锡思想的继承者，并更深入了一步。
洛阳人程颢（1032～1085）和他的弟弟程颐（1033～1107）也承认事物对立面的普遍性，相信对立面的相互作用是变化的原因，还讨论了“格物致知”的问题。总的来看，他们深入地讨论了天、心、理、性等一系列概念，但把所谓天理和人欲对立起来，从对自然和人性的抽象的哲学论证最后又回到了现实的生活中间，要求人们存天理灭人欲。在天理和人欲的对立中，宋代的知识分子中的精英相对于古代那些淳朴的思想家们出现了退步的迹象。当然，这里还有如何理解天理和人欲的问题。
南宋最有名的思想家和教育家朱熹在对待自然事物方面有着正确的态度。他提出了系统的理气论和心性论。理气论是他的宇宙哲学，心性论是他的人生哲学。难能可贵的是，朱熹一生既注重自然知识的探索，亦致力于发展儒学。这也许是基于他对“天人合一”的理解。朱熹十分注意观察自然界的现象，并试图用水的动力作用来解释某些地质现象，还对天地的结构、演化、日月食和潮汐、气象等问题感兴趣，甚至在自己家里安装了浑仪。他已认识到“月体常圆无缺，但常受日光为明。初三四日是日在下照，月在西边明，人在这边望，只见在弦光。十五六日则日在地下，其光由四边而射出，月被其明”，并认识到“日食是为月所掩，月食是与日争敌”（《朱子语类》）。朱熹认为：“目前事事物物皆有至理。如一草一木，一禽一兽皆有理。草木春生秋杀，好生恶死，仲夏新阳木，仲冬斩阴木，皆是顺阴阳道理。”（《朱子语类》卷十五）这是在自然现象面前的“格物致知”，从科学方法论的角度看来已处于从道家“道法自然”的态度向近代科学“为自然立法”的过渡阶段。朱熹和二程一起专门探索过格物致知的问题，这是中国古代认识自然现象的哲学认识论概念，但却表现出了显明的同近现代科学相合的精神。不过，朱熹也将这一概念扩展到了政治伦理方面。朱熹从格物致知的角度讲所谓穷天理，明人伦，讲圣言，通世故，也要求灭人欲，反映出这位有一定科学倾向的思想家在社会伦理方面是相当保守的。他的矛盾不仅表现在思想方面，也表现在他的生活命运方面：朱熹生前作为一个思想家及私人书院的主持者和教育家是比较成功的，但作为一个热心于做官从政的人却不太成功。不过在他死后的各个朝代中，他的学说甚至人品都受到了比他生前更多的推重。
南宋时和朱熹进行过论战的有江西人陆九渊和浙江人陈亮（1143～1194），这二人的观点截然不同。陆九渊的思想新颖之处在于他反对读书著书，并把朱熹的格物致知颠倒为致知格物。他的名言是“宇宙便是吾心，吾心便是宇宙”（《杂说》），规劝人们采取简易功夫发现人的内心之本。陈亮则跟一些人反对谈论道德性命和理气，主张务实，并要求人们研究治国平天下的学问。不过，也许陈亮是不务实的，因为并不是任何人都可以治国平天下。
显然，从周敦颐、张载、二程、朱熹，直到陆九渊和陈亮等的思想，反映出中国传统的以儒、道二家学说为主流的传统思想与魏晋以来从印度传人的佛教思想在深层融合后产生了超越以往的新波洪流。宋代的人所谈论的问题和所用的术语和概念都有了一些新色彩。在上述思想家的思想之中，可以看到，中国人传统的思想河流由于流域更长更远而汇入了更多的支流，其中干流部分似乎更加深涩和浑浊，但也在某些地段激荡起几层还散发着大河发源时那种清新气息的明快的浪花，但是，这条河流还远远没有接近大海。
从中国学术思想史的角度看，宋代的思想家们代表着中国传统文化发展的一个高峰。他们中的杰出人物朱熹的成果表明，儒学占主导地位的传统文化并不绝对排斥对自然知识的探索，而且有可能将人引向这一探索，当然也容易从人文和心性的角度抑制这种探索。就当时的情形而言，可以说，格物致知的观念正在自然、社会和人的心性之间徜徉。