《天工开物》，共计十八卷，分为三编，记述了全国各地农业和手工业的生产技术，包括谷麦豆麻的栽培和加工，蚕丝棉些的纺织和染色，以及制盐、制糖、榨油、铸铜、冶炼、开矿；烧制砖瓦、陶瓷、石灰、硫黄、白矾；制造车船、兵器、火药、纸张、白蜡等，真是应有尽有。书中对各种产品从采取原料到制作加工的全部工序、方法等，都有比较详细的说明。书中由宋应星自己所绘一百二十七幅精美的插图，结构准确，比例恰当，立体感很强。所绘提花机、汲卤机械、轧蔗机，浇筑和锻压千斤大铁锚、阶梯式瓷窑、玉石加工研磨机等，都是具有很高科学性和实用性的科技图录。按照插图的样式和数据，即可制成相应的机械和工具。
在《天工开物》中，宋应星提出了不少难能可贵的科学见解。例如在生物学方面，他根据作物品种往往因为生长环境的差异而引起变异的情况，提出了“土脉历时代而异，种性随水土而分”的看法。这在人类对植物生态变异的认识上是一大进步。伟大生物学家达尔文在谈到生物进化和变异时，曾引述过宋应星的这一见解。宋应星还推断声音在空气中的传播，就象以石击水，水波由中心向外扩展的原理，这就提出了声音是气波的概念。
《天工开物》系统地、全面地总结了历代和当代农业、手工业生产技术，是一部百科全书式的科学巨著，它的科学价值和实用价值，在当时居于世界前茅。它一经刊行问世，不仅在国内风行一时，而且很快流传到了日本，翻刻印行。后来又流布欧洲，被译成多种文字，其中的法文译本被称为《中华帝国古今工业》。当代著名科技史家李约瑟博士称宋应星为“中国的狄德罗”。狄德罗是十八世纪法国的大学者，曾主编西方第一部《百科全书》，李约瑟的这一比喻并不过分。
遗憾的是，清代乾隆以后，由于政治上的原因，《天工开物》渐渐淹没无闻了。大约六十多年前，我国学者重新认识到这一古典文献的重大科学价值，但苦苦索求原本而不可得。几经努力，才从日本找回几种翻刻本印行。新中国成立后，年，收藏家李庆城将一部崇祯十年（年）的木刻本（上、中、下各一册）捐献给北京图书馆，这便是我国至今
保存的唯一的一部《天工开物》的原版本，因而它的原始面貌才得以重新与世人相见。后来在宋应星的故乡发现了《宋氏宗谱》、《宋应星行略》；年11月，出土了宋应星的祖父宋承庆的墓志铭，还找到了宋应星和他父亲的坟墓。从此，宋应星的生平经历才得以为世人所知，但他逝世的具体年份仍然搞不清楚。
宋应星的其他著作还有《野议》、《论气》、《谈天》、《思怜诗》、《画音归正》、《卮言十种）、《春秋戎狄解》等，可惜都已散失了。在任分宜教谕以后，宋应星还在福建、安徽等地做过州、县两级的官。清朝建立后，他隐居不仕，并教育子孙三代不要应清朝的科选。大约在康熙初年，宋应星因老病辞世，享年八十余岁。年是宋应星诞生四百周年，我国人民举行了隆重的纪念活动，以缅怀这位科技明星的光辉业绩。
