自从宋真宗之后，宋朝一直依赖每年送大量银绢来维持与辽朝的暂时和平局面，但辽朝却利用宋朝的软弱，不断寻求侵占更多土地。公元1075年，辽朝派大臣萧禧到东京，要求重新划定边界。
当时的宋神宗意识到需要更有力的代表进行谈判，因此任命沈括为新的谈判代表。沈括不仅是个细致认真的官员，而且对地理学有着深厚的造诣。他首先前往枢密院，从档案中查找过去关于边界的问题，并发现那块土地应该属于宋朝。这份资料让沈括成了最合适的人选去向萧禧展示，以此来反驳辽方的无理要求。
随后，沈括被派往上京（即辽国都城）进行进一步的谈判。在那里，他收集了大量的地理资料，并且确保他的随行官员们也记住了这些信息。当杨益戒在讨论边界问题时，他能够迅速回答并提供详尽证据，这使得杨益戒无法继续提出争议，最终放弃了他们的无理要求。
沈括成功完成了任务，被提升为翰林学士，而他对于保障国家安全所做出的贡献，也得到了皇帝的高度评价。为了进一步保护边境安全，沈括甚至伪装成打猎者，在定州花费二十多天时间，对该地区的地形进行详细考察，并制作了一套立体模型以帮助理解地形特征。此举非常有效，因为它比传统的手绘图更加清晰明确。
尽管遭受诬告而被贬谪，但这并未阻止沈括继续他的工作。他在各个地方职位之间不断移动，一方面参与地形勘察，一方面修订地图，最终完成了一本精准的地图——《天下郡国图》。除了在地理研究方面取得巨大成就外，沈括还涉足其他领域，如天文、历法、音乐、医学和数学等，都表现出了极高水平。在晚年的梦溪园里，他将一生的研究成果记录下来，其中包括自己研究结果以及当时劳动人民创造发明的事迹，其中特别值得注意的是毕升活字印刷技术。
印刷术是中国古代四大发明之一，它之前已经存在雕版印刷技术。但是这种方法成本昂贵且难以修改。如果想改动一个字，就必须重刻整个木板。而毕升通过使用细小粘土制成的小块，将它们刻上字，然后烧硬形成活字，这种方式既节省成本又便于修改。这项发明之所以重要，是因为它使书籍生产速度快很多，同时也提高了质量。在《梦溪笔谈》中，沈括对这一新技术给予了赞赏，使其成为后人了解活字印刷术起源的一个重要参考文献。
