“……皇上在這次談話中得知我們已經寫出了一些材料，放在我們書房裏，他便派禦前的一個太監隨我們去取。這份論述消化、營養、血液變化和循環的稿子，雖然尚待完成，但我們已經畫出一些足以使人領會的圖例。皇上仔細翻閱，特別關於心、肺、內髒、血管等部分。他還拿起稿子與一些漢文書籍上的有關記述互相對比，認為兩者頗為相近。”
自古帝王尊師求師者有之，像康熙這樣打破傳統觀念，專心致誌地學習自然科學，而且是向外國人學習，卻是十分罕見的。
康熙不僅善於學習西方自然科學，而且也注重對中國自然科學遺產的繼承和總結，以圖社會實踐的應用。他說：“朕平時讀書窮理，總是要講求治道，見諸實行，不徒空言”，“學問無窮，不在徒言，惟當躬行實踐方有益於所學”。由於他講求學以致用，所以在自然科學方麵作出了卓越的成績。
首先，他組織編纂了《律曆淵源》。在《庭訓格言》中，康熙敘述了學習數學和整理數學遺產的良苦用心：
“朕幼時，欽天監漢官與西洋人不睦，互相參劾，幾至大辟。楊光先、湯若望於門外九卿前，當麵睹測日影，奈九卿中無一知其法者。朕思已不知，焉能斷人之是非，因自憤而學焉。今凡入算之法，累輯成書，條分縷析，後之學此者，視此甚易，誰知朕當日苦心研究之難也。”
在學習西方自然科學的過程中，康熙深知數學是天文、地理、測繪、水利等學科的基礎，因此在南懷仁、白晉、張誠等人的輔導下，先後學習了歐幾裏德的《幾何原本》、巴蒂斯的《實用和理論幾何學》以及代數、三角、對數等幾種數學科目，並命張誠等人陸續翻譯和編纂了《幾何原本》、《比例規解》、《測量高遠儀器》、《八線表根》、《借根方算法解要》等十幾種滿漢數學書籍。
在學習西方數學的過程中，他發現中國傳統數學著作有不少成就先於西方，但在元代以後有的失傳。為了整理中國數學成就，並把西方自然科學加以係統化，於康熙五十二年（1713年）興辦算術館，地點設在暢春園蒙養齋，召集中國數學人才如梅鈺成、陳厚耀、何國宗、明安圖等人，根據算術館教學的需要，由皇三子允祉負責組織編纂大規模的天文、數學、樂理叢書《律曆淵源》。康熙不僅親自擬定編輯方針，而且還把自己數十年積累的算稿拿出來作為編纂數學部分的資料。
其次，康熙還組織測繪了《皇輿全覽圖》。在西方傳教士南懷仁的影響下，他對地理學產生了興趣，一邊學習《西方要紀》，了解世界地理知識；一邊學習中國傳統地理著作，如《水經注》、《洛陽伽藍記》、《徐霞客遊記》等，同時還在出巡、征戰等機會中，進行實地的天文地理考察。他先後派人考察了長江、黃河、黑龍江、金沙江、瀾滄江，組織了一次大規模的全國地圖勘測。為了實地考察地理，他精心組織了以西方傳教士為主體的測繪技術隊伍，經過十幾年的培訓，一部分技術人員是由張誠等人培訓的中國學生。
康熙不僅重視人才培養，而且注意向西方采辦測繪儀器。康熙四十七年（1708年），他傳諭進行全國地圖測繪。這支測繪隊伍走遍了東南西北中各省，繪製了一幅幅各省地圖。康熙五十六年（1717年），全國地圖的測繪大功告成。他親自命之為《皇輿全覽圖》。它采用經緯圖法，梯形投影，比例為1 4000000，是我國第一次經過大規模實測，用科學方法製出的地圖，也是亞洲當時所有地圖中最好的一份，而且比當時的所有歐洲地圖都好且精確。《皇輿全覽圖》的測繪，在世界地理學史上是一件大事。
最後，康熙還注重科技的應用，在培育優良稻種以及氣象、醫學方麵多有建樹。據記載，康熙親自考察過二十餘種植物，對某些植物、土壤及栽培技術進行過調查研究，並做了一些有效的實驗。
如康熙在南巡時，發現農民運載豬毛和雞毛到用泉水澆灌的稻田，以提高水溫，促使稻子早熟。於是他回京後采用這種方法在玉泉山稻田搞試驗，結果使稻早熟豐收。他曾經在西苑豐澤園開辟了一片水田，一年六月他偶爾發現有一棵稻子早熟且顆粒飽滿，於是他親自采折下來作為種子，在次年進行試驗，結果在六月成熟。這種稻米顆粒細長，顏色微紅，香甜可口。於是他下令年年播種，以致康熙朝幾十年間宮中帝後們都食這種稻米。他命名此稻為“禦稻”，後在江寧、蘇州等地推廣。