我國古代四大發明中，有三大發明——活字印刷術、火藥、羅盤出現在宋仁宗時代。
宋仁宗康定二年至慶曆八年（1041—1048年），印刷工人出身的畢升發明了陶活字印刷術。這是因為宋仁宗在位期間文化藝術特別發達，有大量書籍急於要印刷，才促成了這一發明。在歐洲，德國於1456年才第一次用活字印刷《聖經》，比畢升晚了400多年。
火藥用於武器，首見於《武經總要》一書，此書是由宋仁宗朝的曾公亮、丁度等人編纂的。火藥源於煉丹，道士在煉長生不老藥時，無意之中發明了火藥。
沈括是宋仁宗朝的進士，博學多才，對天文、曆法、物理、醫學、音樂無所不通，而最重要的發明是用於航海的指南針。
北宋科舉取士規模日益擴大，而宋初官學卻長期處於低迷不振的狀態。士人求學需求很大，卻苦無其所，在這種情況下，書院應運而生，起到了填補官學空白的作用，為廣大士子提供了讀書求學的場所。朝廷崇尚儒術，鼓勵民間辦學。宋初提倡文治，但國家一時又無力大量創辦官學，故朝廷對書院給予多方麵的表彰和讚助。像著名的白鹿洞書院、嶽麓書院、應天府書院、嵩陽書院都得到朝廷賜書、賜匾額、賜學田和獎勵辦學者等不同形式的支持，這些支持無疑是促進宋初書院興盛的直接動因之一。
宋仁宗愛好學習，崇拜儒家經典。他首次把《論語》《孟子》《大學》《中庸》合在一起讓學生學習，開了“四書”的先河。宋仁宗不僅自己愛好學習，還大力支持書院。
茅山書院又名金山書院，位於江蘇句容的茅山，故稱茅山書院，由處士侯遺創建於宋仁宗天聖二年（1024年），是北宋六大書院之一。侯氏在此教授生徒十餘年，宋仁宗天聖二年（1024年）經江寧知府王隨奏請，朝廷賜田充作書院辦學經費。
嵩陽書院初建於北魏孝文帝太和八年（484年），名為嵩陽寺，為佛教活動場所，僧徒多達數百人。隋煬帝大業年間（605—618年）更名為嵩陽觀，改為道教活動場所。宋仁宗景祐二年（1035年），定名嵩陽書院，以後一直是曆代名人講授儒家經典的教育場所。
宋初，國內太平，文風四起，儒生經五代戰亂之後，都喜歡在山林中找個安靜的地方聚眾講學。先後在嵩陽書院講學的有範仲淹、司馬光、程顥、程頤、楊時、李綱、範純仁等人，司馬光的《資治通鑒》第9卷至21卷就是在嵩陽書院完成的。號稱“二程”的程顥、程頤在嵩陽書院講學10餘年，對學生一團和氣，循循善誘，平易近人，講學有新鮮感，通俗易懂。學生受益匪淺，有如沐春風之感。
嵩陽書院在我國教育發展史上占有重要的一頁，積累了豐厚的教學經驗，其特點主要是：1.書院既是教育教學的機關，又是學術研究的機關，實行教育教學與學術研究相結合。2.書院盛行講會製度，允許不同學派，不同觀點進行講會，開展爭辯。3.書院的教學實行門戶開放，有教無類，不受地域限製。4.書院以學生個人讀書鑽研為主，十分注重培養學生的自學能力，並采用問難形式，注意啟發學生的思維能力。5.書院內師生關係融洽，感情深厚。書院的名師不僅以淵博的知識教育學生，而且以自己高尚的品德感染學生。
宋仁宗慶曆三年（1043年），宋仁宗下旨將應天書院改為南京國子監，成為北宋最高學府之一。早年，範仲淹曾在此讀書，後來又曾在此書院任教。該書院曾盛極一時，與白鹿洞書院、嶽麓書院、嵩陽書院合稱中國四大書院。
宋仁宗在位後期，官僚機構日益膨脹，出現了經濟危機。在內憂外患之下，範仲淹上《答手詔條陳十事》，要求改革。
《答手詔條陳十事》內容如下：（一）“明黜陟”，即改變文官三年一遷、武官五年一遷的磨勘法。官員中有大功“高才異行”者，可特加任用。老病愚昧者另作處理。有罪者按情節輕重處分。（二）“抑僥幸”，改變貴族官員子弟“恩蔭”作官的舊法，嚴加限製，以減省冗官。（三）“精貢舉”，改變專以詩賦墨義取士的舊製，著重策論和經學。（四）“擇官長”，嚴格選擇轉運使、提點刑獄及各州縣長官。（五）“均公田”，各地官員按等級給以多少不等的“職田”，用來“責其廉節”，防止貪汙。（六）“厚農桑”，每年二月，提倡各地開河渠，修築堤堰陂塘，以利農業生產。（七）“修武備”，京師招募衛兵五萬人，以捍衛朝廷。（八）“減徭役”，裁並州縣建置，使徭役相對地減少。（九）“覃恩信”，朝廷有赦令，各地必須執行。（十）“重命令”，各地法令應由朝廷統一。
宋仁宗采納了範仲淹的建議，開始改革，史稱“慶曆新政”。由於守舊派的反對，新政隻推行了一年，範仲淹便被降職出朝，改革流產了。
嘉祐八年（1063年），宋仁宗病逝，太子趙曙繼位，是為宋英宗。