自从宋真宗之后，宋朝一直依赖每年送大量银绢来维持跟辽朝暂时和平的局面，但辽朝却利用宋朝的软弱，不断试图侵占更多的宋朝领土。公元1075年，辽朝派大臣萧禧到东京要求划定边界。
当时，宋神宗便派了沈括去与萧禧进行谈判。沈括不仅是一个精明细致的官员，而且对地理知识也有着深厚的造诣。他先是到枢密院查阅了历史上关于边界划定的文件，从中找到了证明那片土地应该归属于宋朝的地理证据，然后向宋神宗汇报，并画出详细的地图，这份地图最终让萧禧无言以对。
随后，沈括又被任命为使者，前往辽国（即今内蒙古自治区巴林左旗南）的京城上京，与杨益戒等人进行谈判。在这次谈判中，由于沈括及其随员们对地理情况熟知，对辽方提出的问题都能有凭有据地回应，因此杨益戒只能放弃他们无理要求。
回到东京后，沈括继续研究并制作了一系列的地形模型和立体地图，以此来帮助他更好地了解和记忆各个地方的地形特征。此外，他还编制了一份全国性的详尽地图，并在天文、历法、音乐、医药、数学等领域也展现出了他的多才多艺。
然而，在他的事业生涯中，也遇到了挑战。当他受人诬告，被贬谪到随州时，他并未因此气馁，而是在那里继续修订他的《天下郡国图》，坚持十二年的努力，最终完成了当时最准确的一本全国性全面的地图。这本书不仅反映了他对科学研究的热情，也展示了一个时代背景下的科技发展水平。
晚年的时候，沈括退居家乡梦溪园，在这里他整理了一生的学问，将自己的成果记录下来，为后人留下宝贵财富。在其中一部著作《梦溪笔谈》中，他不仅记载了自己的人生经历，还记录了许多劳动人民创造发明，其中包括毕升发明活字印刷技术这一重要发现。这个技术虽然在北宋之前就已经存在雕版印刷术，但毕升改进后的活字印刷方式，更显得高效简便，是中国古代四大发明之一。
