动植物专著
两宋时期是中国古代生物知识进一步积累和蓬勃发展的时期。其主要标志就是出现了大量有相当水平的动植物学者，其中尤以植物类居多，如欧阳修《洛阳牡丹记》、陆游《天彭牡丹记》、王观《扬州芍药谱》、范成大《梅谱》、刘蒙《菊谱》、蔡襄《荔枝谱》、韩彦直《橘录》、陈翥《桐谱》等。这些著作分别记述各种园艺植物的品种、历史沿革、性状特征和栽培方法等，在生物学史上都具有重要价值。例如，蔡襄《荔枝谱》是我国现存最早的一部有关荔枝的专著，全书7 篇，书中所记32个品种，对其性状特征作了清楚的描述，对于考证现代荔枝品种源流有特别重要的参考价值。从中可以看出，作者的观察是很仔细的，如正确地指出荔枝有“间岁生”、“仍岁生”和“半生半歇”的结果习性。此书还记载了由于显著变异而产生的某些荔枝品种，并指出岭南、四川、福建都产荔枝，但以福建所产荔枝品质最好。据此书记载，当时荔枝产量很高，除供国内食用外，还远销东南亚和日本等国。此外，如宋僧赞宁《笋谱》，可说是晋戴凯之《竹谱》的姐妹篇，记述了94种笋；陈景沂《全芳备祖》，前集27卷，后集31卷等，也都有丰富的植物学史料。在动物方面，如专门研究鸟类的《禽经》，相传为春秋时代师旷所撰，晋张华注，宋陆佃始见引用。但从书中内容分析，此书可能是唐宋时代的托名之作。书中载有鹞、鹡鸰、锦鸡等70多种鸟，分别记述各种鸟的名称、形态、身体结构与生活环境，乃至迁徙及换羽的习性等，但以描述鸟类的生态为重点。这是我国最早的一部鸟类生态学著作。此外，这一时期的一些地区性动植物著作，如范成大《桂海虞衡志》记载了广东、广西、云南、贵州等地动植物100多种，宋祁《益部方物略》记载了四川地区的动植物等，都有助于了解这些地区的动植物资源的情况。
南宋郑樵在总结前人经验的基础上，提出了一套较为科学的动植物志及图谱的编写原则和方法，其中包括：（1）重视动植物名称的研究，要“深究鸟兽草木之名”，“得鸟兽草木之真”，并以实物为准，做到名副其实；（2）主张深入实地观察和采访。“不问飞潜动植”，都要“明其品汇”，“通鸟兽之性状，察草木之精神”；（3）明确“图”与“说”的区别及其相互关系，“图，经也；书，纬也”，并指出“虫鱼之形，草木之状，非图无以别”，特别强调图例对研究动植物的重要性；（4）凡著书虽采前人之书，但不囿于汉唐诸儒议论，必须“本乎心识”，“自有所得”，等等。这些原则和方法，显示出他反对因循，要求创新的思想，是应该给予充分肯定的。
动植物形态和生态知识
这一时期关于动植物形态和生态的知识更为丰富和确切。如苏颂《图经本草》所附的动植物图，都是按实物绘制的，其中的动植物图谱，多数可作为鉴定这些动植物的科、属、乃至种的依据。《图经本草》原书已佚，但在唐慎微《经史证类备急本草》（简称《证类本草》）一书中，保存了《图经本草》的部分植物图，由此可以略窥一斑。唐慎微《证类本草》的药物图也是按实物绘图的，产地不同而形异者，则绘数图，且每图都注有产地。动物形态一般只绘一图，有些动物也绘有数图并注明产地。《经史证类备用本草》的图例是我国现存最早的较完全的动植物形态图。这种按类绘图并可据图采集动植物的方法对以后动植物形态学的发展也有较大影响。
由于宋代多次对本草学著作进行整理和修订，促进了人们对野生植物的观察和了解。例如，对于花的各部分名称及特点有了更准确的记载。如《图经本草》记载：漏卢“花黄，生荚端”，防风“五月开细白花，中心攒聚，作大房”，蚤休（即七叶一枝花）“蕊赤黄色，上有金丝垂下”等，不仅对花的形状和颜色作了详细描述，而且明确区分了花萼、花蕊、花丝、子房等，反映出当时对植物形态有了进一步的辨别和认识。又如，苏颂描述使君子的形态为“其叶青”，“其茎作藤……三月生花，淡红色，久乃深红，有五瓣，七、八月结子如拇指，长一寸许，大类栀子而有五棱”。明确指出了使君子为藤本植物及其花色变化和果实形态。沈括描述钩吻：“其草蔓生，如葛；其藤色赤，节粗似鹤膝；叶圆，有尖，如杏叶，而光厚似柿叶，三叶为一枝，如菉豆之类；叶生节间，皆相对；花黄细，戢戢然，一如茴香花，生于节叶之间。”钩吻为缠绕茎，叶对生，黄花。沈括对其形态特点的描述是很生动和准确的。而利用植物的花和果实等繁殖器官的形色作为鉴别植物的依据，是植物形态学的一大进步。
在这一时期植物谱录中，根据所记载的植物名称和有关描述，一般都能辨别其种属，这在生物学上也是很有意义的。如陈翥《桐谱》提到，白花桐是以其“花先叶而开，白色，心赤内凝红”的特征而命名的。由此可知他所说的 “白花桐”是现在分类学上的白花泡桐。另外一种紫花桐，其“花亦先叶而开，皆紫色，而作穗，有类紫藤花也”，根据这种形态特征，可知“紫花桐”是现在分类学上的绒毛泡桐。陈翥还记述了白花桐的一个变种，即“白花之小异者”，基本上反映了其种属关系。类似的认识和描述，在宋代的各种专谱以及郑樵《昆虫草木略》等著作中都有突出的反映。
在动物学方面，如《图经本草》载录有丰富的动物形态和生态知识。书中记载麝“形似獐而小，其香正在阴前”，说明当时人们已观察到麝（雄性）鼠蹊有麝香腺。再结合书中所载麝、獐这两种鹿科动物的图形，可以清楚地看出麝和獐都无角，獐无香腺的形态特征。此书所载贝类等动物的形态也是相当准确的。关于动物生态和生活习性，在《图经本草》中也有简要生动的描述。例如，书中记载：“獐，今陂泽浅草有之”；熊，“好攀缘”，“上高木”，“冬多入穴而藏蛰，始春而出”。把獐、熊生活环境和熊冬眠习性描写得十分清楚。又如对牡蛎的摄食方式和食性等也都有相当深刻的认识等等。此外，在陆佃《埤雅》、罗原《尔雅翼》、郑樵《昆虫草木略》等以诠释动植物名物为主旨的著作中对动植物种类形态和生态也都有不少翔实的记载。
遗传与变异
两宋时期由于果木、花卉、观赏动植物等园艺业的发展，人们积累了更加丰富的遗传变异知识。
这一时期关于生物变异的记载是很多的。如蔡襄在《荔枝谱》中列举出荔枝品种的多样性和变异性。他说：“荔枝以甘为味，虽百千树莫有同者”，同一品种也存在着个体差异。刘蒙在《菊谱》中曾描述了菊花有35个品种。关于菊花的变异，他说：“花大者为甘菊，花小而苦者为野菊，若种园蔬肥沃之处，复同一体，是小可变为大也，苦可变为甘也。”沈括曾说“诸越则桃李冬实，朔漠则桃李夏荣，此地气之不同也。这些不仅反映出对生物变异的普遍性有了进一步的认识，而且更明确地认识到生物的变异与生物的生活环境有着密切的联系。
更为重要的是，人们在实践中利用能够遗传的显著变异，主动地去培育新品种。例如，北宋中期洛阳出现一种“潜溪绯”牡丹。它原出“潜溪寺”，“本是紫花，忽于丛中特出绯者，不过一二朵，明年移在他枝”。这显然是一种突变。他如“御黄袍”、“洗妆红”等牡丹，也都是由突变产生而由人工加意培育出来的。不仅如此，当时的种花人还对用突变加选择去培育新品种的宝贵经验作出了总结。例如，刘蒙《菊谱》中写道：“尝闻莳花者云：花之形色变异如牡丹之类，岁取其变者以为新。”这反映出通过连年选择变异植株可以创造出新类型的朴素进化观，也完全符合关于遗传、个体变异和人工选择是生物及品种类群不断丰富的基础这一现代遗传学的重要理论。
北宋欧阳修的《洛阳牡丹记》还提到：“姚黄未出时，牛黄为第一；牛黄未出时，魏花为第一；魏花未出时，左花为第一。左花之前，唯有苏家红、贺家红之类，皆单叶花，当时为第一。自多叶（重瓣）、千叶花出后，此花黜矣，今人不复种也。”指出了重瓣和多瓣花都是从单瓣花逐步演化而来的。陆游《天彭牡丹记》、刘蒙《菊谱》等专谱中也都有类似的记载。宋神宗元丰五年（1082），周叙《鄞江周氏洛阳牡丹记》中提到：“间金，千叶红花也，微带紫而类金系腰。开，头可八九寸。叶，间有黄蕊，故以间金目之。其花盖黄蕊之所变也。”这里说的是一种叫“间金”的多瓣牡丹，开的红花稍带紫色，很像另一个品种“金系腰”，但在数层花瓣中夹杂着黄色雄蕊，所以称“间金”。它的花瓣是由黄色雄蕊变成的，从而科学地解释了花瓣增多的原因。这是世界生物学史上最早发现雄蕊可以变成花瓣的文献记载。
对大型真菌与微生物的认识和利用
在显微镜问世以前，“菌”的概念主要是指那些肉眼可见的大型真菌。寇宗奭《本草衍义》中记载：“茯苓乃樵砍讫多年松根之气所生，此盖根之气味，噎郁未绝，故为是物”，“松既樵矣，而根尚能生物乎？答曰：如马勃菌、五芝、木耳、石耳之类，皆生于枯木、石、粪土之上，精英未沦，安得不为物乎”。虽然当时还难以了解菌类的繁殖体（孢子），但这里明确指出茯苓是松根上腐生的大型真菌，并把多种菌类的腐生习性作了科学的概括，这种对菌类生物学特性的精辟论述是难能可贵的。苏颂《图经本草》进一步指出“茯苓出大松下，附根而生，无苗、叶、花，实作块如拳，在土底”。这不仅说明茯苓是附生植物，具有生长在松树下面的习性，还描述了它是由堆积成团“作块”的菌丝组成的形态特点。此书还记有如何发现和采掘茯苓的方法。如说“今茶人采之法，山中古松久为人斩伐者，其枯折槎枿，枝叶不复上生者，谓之茯苓”，即在砍伐多年且不再萌发枝叶的老松树的枯折根株上，可能有茯苓。遇有这种松树“即于四面丈余地内，以铁头锥刺地，如有茯苓，则锥固不可拔。”茯苓的利用也是历史悠久的。《图经本草》记载，把茯苓制成末，浸在酒和蜂蜜中，封之，“无泄气”，冬五十日，夏二十五日，就成了“其味极甘美”的茯苓酥，再制成手掌大的饼，即可食用。茯苓是富有营养的食用菌，近年来，人们发现，从茯苓中提取的多糖，对某些癌症有明显的抑制作用。此外，《图经本草》对猪苓、菰草、冬虫夏草等，都有精彩的记述。
陈仁玉于淳祐五年（1245）写成的《菌谱》是中国最早的菌类专著。书中主要记载产于浙江的松蕈、竹簟、鹅膏等11种大型真菌，并较详细地描述了这些真菌的形态、生长习性、生态等以及它们的可食用性。有的大型真菌还可资以鉴其种属。此外，《菌谱》还记有误食毒菌的中毒症状及治疗方法。如说“鹅膏蕈生高山中，状类鹅子，久而散开。味殊甘滑，不减稠膏。然与杜蕈相混。杜蕈者生土中，俗言毒气所成，食之杀人”，“凡中其毒者必笑，解之宜以苦茗杂白矾，勺新水并咽之，无不立愈”。
这一时期，特别是通过农业生产实践也积累了不少微生物学知识。如陈旉《农书》中较详细叙述了用粃糠、断槁落叶和由它们烧成的灰，并与麻子饼一起沤制肥料的方法。陈旉在记述这一沤制过程时写道：“如作曲样，候其发热，生鼠毛”。表明当时已意识到肥料的沤制和用谷物酿酒有共同特点，并描述了霉菌菌丝生长的情况。实际上这都是微生物的发酵作用。陈旉《农书》还提到：撒石灰泥中，“以去虫螟之害”，即是用石灰消毒种子的方法。
两宋时期的生物学成果是多方面的，除上述者外，如对白蜡虫、紫胶虫与五倍子蚜的研究、饲养和利用，杜绾《云林石谱》对鱼化石的记载，沈括、朱熹对螺蚌化石堆积的论述，吴简、杨介、宋慈对人体解剖的认识，等等，也都获得不少重要发现和杰出成就。此外，关于辽朝、金朝等统治地区一些动植物如海东青、牛鱼、跳兔、回鹘豆、西瓜、旱金花、铁脚草等的记述，也丰富了这一时期生物学的内容。