指南针导航术在发明后不久便以极快的速度传播到海外，为外国航海家所知。在宋代这一先进技术已经传到欧洲。据李约瑟考证，欧洲最早有关指南针导航术的记载，是英国人亚历山大·尼科姆(Alexander Neckam，1157—1217年)，他于1190年已经提到航海罗盘。
阿拉伯人应用指南针早于欧洲人，但文字记录指南针却晚于欧洲人。欧洲人是通过大食人的中介学会指南针导航术的。在成书于1282年的《商人辨识珍宝手鉴》中，大食矿物学家贝拉克·卡巴扎吉(Bailak alQabajaqi)说，他曾乘船从特里波里到亚历山大城。航行中他看见船员们使用借助木片或苇箔托浮在水面上的磁针来辨别方向。这说明大食航海指南针也采用水浮法，与中国的浮针肯定有渊源关系。上引《商人辨识珍宝手鉴》中还说，在印度洋中航行的船舶中将以中空的磁铁制成的磁鱼浮置水中，其头尾分别表示南北方向。这种指南鱼与《武经总要》中提到的指南鱼应当也有渊源关系。
指南针传入欧洲后，其装置方法得到改进，发明了有固定支点的旱罗盘。16世纪上半叶葡萄牙人到达日本，日本航海家学到旱罗盘。明代李豫亨的《推蓬寤语》提到，中国原先所习用的针盘用水浮法，视其所指，以定南。以后因东南沿海倭寇入侵，中国人发现日本人用旱罗盘，才因之学得。旱罗盘通过日本传到中国时在16世纪下半叶，此后水罗盘逐渐被淘汰。
英国著名学者李约瑟博士在其巨著《中国科学技术史》第29章中高度评价了指南针的发明。指南针的应用是航海技术的巨大变革，它象征着原始航海时代的终结和航海新时代的开始。只有在掌握了指南针后，大洋才不再是人类不可逾越的障碍。
宋人周去非在《岭外代答》“大食国”条说，仲冬从广州乘北风启航，约40日可至兰里（今苏门答腊岛西北端之班达齐亚），在此等候到东北风后，再次启程，顺风行约60日可达麻离拔（今阿曼佐法尔省首府萨拉莱以东之Mirbat）。从华南到阿拉伯半岛南端的航距长达2500海里，这种长距离跨越大洋的航行是在磁罗盘和天文定位导航术的基础上实现的。
（3）《海岛算经》
唐代具有航路指南性质的资料已经出现。从唐宰相贾耽的“广州通海夷道”中可知，当时亚洲海舶在西太平洋—北印度洋海区内已经有相对固定的航线，航海家对这一海区内某些重要的目的港之间的航程也有了较为准确的认识和记载。
地文导航的关键在于正确地辨识航线沿途所经的地理坐标物。特别值得注意的是，随着数学的进步，航海家已经能在勾股定理与相似比例关系的原理基础上，运用两次观测计算的“重差法”来测量陆际。这一科学进步使海岸测量术迅速发展起来。唐代数学家李淳风在《海岛算经》曾举出一道应用题云：“今有望海岛，立两表，齐高三丈，前后相去千步，令后表与前表相参直，从前表却行一百二十三步，入目着地取望海岛，亦与表末参合。问岛高及去表各几何？”根据“重差法”可算得，岛高1255步，而岛与第一表之距离为30750步。这清楚地证明，唐代我国航海家的地文导航术已经发展到相当高的水平。
南宋人周去非曾描述过当时水手辨识地理的情景：舟师在运用地文导航术时，基本上以沿海岛屿或陆地上高耸的山峰为标志。当海上隐隐有山时，便努力辨认，以图确定是什么地方。当商舶计划前往某国时，舟师对顺风时航线所经各地的时刻、对船舶何时应转变航向已经大体有数。顺风风速高时船行速度快，按时辰推算，虽然尚不应转向，但只要已见预定的地理坐标，水手也果断地转舵（周去非：《岭外代答》）。
周去非所述中国舟师们在海中辨识地理的情况，形象地说明了中国古代水手们在世世代代的航海生涯中，积累了无数的实践经验。这种经验最初是在航海的旅程中，在现场以口口相传的办法师徒相授的。漫长的航线上，沿途各地地理标志物特征各异，转变航向的方向也各异，稍一不慎，辨识有误，或航向有偏，就可能“舟行太过，无方可返”（同上），极易造成舟毁人亡的惨剧。因此稍识文字的舟人都会记下航线和沿途标志物及应转的航向。航路指南及海图就是在这种情况下出现的。
中国的海图至少在宋代已经出现了。北宋咸平六年（1003年），广州地方官曾向朝廷进呈《海外诸蕃图》（《续资治通鉴长编》卷54），宣和五年（1123年），徐兢奉使高丽时，曾在“神舟所经岛洲苫屿而为之图”（《宣和奉使高丽图经》卷34）。《诸蕃志》的作者赵汝适在自序中提到：“暇日阅诸蕃图，有所谓‘石床’、‘长沙’之险，交洋竺屿之限”。(冯承钧：《〈诸蕃志〉校注》，中华书局1956年版，第5页)这里的“所谓‘石床’、‘长沙’之险”，指南海诸岛，可见这种“诸蕃图”应当就是海图。可惜的是这些早期的海图早已亡佚，其原貌已不得而知。
（二）番舶与中国船
（1）南海番国船
当时往返于中国东南沿海港口与东南亚、印度洋诸地的船舶既有外国船，又有中国船。外国船也有多种，元开《唐大和尚东征记》提到唐代广州珠江中停泊有婆罗门船、昆仑船和波斯船。这大致代表了当时番舶的种类：即东南亚船（昆仑舶）、南亚船（婆罗门舶）和西亚船。这些外国船因多从南海而来，又统称为“南海舶”，即《唐国史补》卷下所谓“南海舶，外国船也，每岁至安南、广州”。
在婆罗门船中，有一种“狮子国舶”，即斯里兰卡船。《唐国史补》卷下说它在外国船中最大，“梯而上下数丈，皆积宝货，至则本道奏报，郡邑为之喧闻”。
“昆仑舶”（东南亚船）在东南亚、印度洋航海起着举足轻重的作用。唐代义净赴印度时，从广州启程时乘坐的是波斯船，这可能是指东南亚的“波斯”，即今之缅甸的勃生(义净：《大唐西域求法高僧传》王邦维校注本，中华书局1988年版，第159页，注13)。义净到达室利佛逝以后，换乘室利佛逝船前往末罗瑜，即今马来半岛南端，再由此往东印度。他沿途换乘的几乎全是东南亚船。昆仑舶来华数量多，次数频繁，所以《旧唐书·王方庆传》记载，当时在广州每年都有“昆仑舶以珍物与中国交易”。
西亚船中之大者称为“大食巨舰”，其中以“木兰皮”舟为最。“木兰皮”即阿拉伯语Maghreb的音译，今译作“马革里布”，意为“极西之地”。所以“木兰皮”舟意为西大食舟。据《诸蕃志》记载“木兰皮”舟“可容数千人，舟中有酒食肆机杼之属”（冯承钧：《〈诸蕃志〉校注》，中华书局1956年版，第67页）。“木兰皮”舟，周去非称为“木兰舟”，说这种船比在南海（即东南亚）中航行的船更大，“一舟容千人。舟上有机杼市井”，他又说：“今世所谓木兰舟者，未必不以至大言也。”
宋代沿海港市人民对异域船除了以地方命名以外，还以载重量分等，分别命名。《宋史·食货志》提到，蛮夷船“最大者为独樯舶，能载一千婆兰，次曰牛头舶”，载重为前者的1/3；再次曰“三木舶”，又为牛头舶的1/3。这里表示载重量的单位“婆兰”，看来是一种外国重量单位，其确实含义尚有待于研究。周去非说，南海中的“番舶大如广厦”，可行数万里，载千百人。载重万斛的番舶，其舵长三丈。按一斛为一担，重60公斤。所以万斛之舟载重量已达600吨。
数万斛之舟相当于排水量一两千吨的船。在以木材为基本造船材料的时代，这恐怕已是船舶载重量的极限了。建造这种巨舟单靠一国之力难以完成。仅就其船舵而言，因船体过大，一般木材难以胜任，“卒遇大风于深海，未有不中折于深海者”。唯有使用钦州（今广西钦州）出产的乌婪木，才可制成长达五丈的巨舵，“虽有恶风怒涛，截然不动”。据说这种巨舵在钦州一双不过值钱数百缗，一旦运到番禺，立即升值十倍（周去非：《岭外代答》卷6）。换句话说，这种巨舟是以中外合作的方式建成的。
印度洋的番舶制造工艺与中国船大相径庭。唐代刘恂的《岭表异录》提到，当时番贾的船不用铁钉，只用桄榔须系缚，泥以橄榄糖。糖干后甚坚，入水如漆也。僧人慧琳在《一切经音义》中也说，“昆仑舶”是用椰子皮为索连接，葛览（橄榄）糖灌塞，使水不入，而不用钉。汪大渊曾提到过这种船，他在叙述甘埋里国（日本学者藤田丰八认为即今伊朗波斯湾口处之忽尔模斯岛，见《岛夷志略》中华书局校注本，第365—366页）时说，“其地船名为马船，大于商舶，不使钉灰，用椰索板成片。每舶二三层，用板横栈，渗漏不胜，梢人日夜戽水不使竭”。这种船就是缝合式木船，马可·波罗也提到当时这种船在印度洋上比比皆是。这种式样的船船体强度较差，抗风浪能力弱，易渗漏，汪大渊已经指出了它的弱点。
（2）中国海舶
相较之下，唐代中国造船早已脱离了印度洋船舶的这种原始简陋的工艺，而大量采用钉榫接合技术。我国考古学者曾分别于1960年3月和1973年在江苏扬州施桥镇和江苏如皋县的遗址中发现过唐代木船，其船型虽不同，但均使用钉榫接合技术。如皋唐船还建有9个水密隔仓，这就大大增强了船舶的横向强度与抗风浪和抗沉能力。还有一种名曰“海鹘”的海船，船舷左右置浮板，形如鹘之翅，以防止侧倾。这种浮板实际上是舷侧防浪板。
唐代我国已经能建造巨大的远洋海舶。据慧琳在《一切经音义》中说，常见的一种称为“苍舶”，长达20丈，可载六七百人。许多阿拉伯旅行家曾描述过唐代航行在印度洋水域中的海舶。因为幼发拉底河与底格里斯河的冲积，波斯湾中浅滩很多，中国海舶体积大，吃水深，航行不便。因此阿拉伯旅行家苏莱曼说，波斯湾中诸港之间的航线多由当地小型船舶担任，它们把各地的土产运抵尸罗夫港(Siraf)，再转驳中国船运往东方。印度西南部的故临是各国海船加注淡水的地方，对中国船每次要收费1000迪尔汗，而其他诸国船仅收10—20迪尔汗（《苏莱曼游记》，见穆根来等汉译本《中国印度见闻录》，第9—10页）。这种收费上的差别除了对不同地区船征收不同税率的因素以外，显然是因为中国船特别大的缘故。
在宋代，海船制造的工艺与技术有了明显的进步。结合文献记载与1974年在福建泉州出土的宋船残骸及1976年在韩国新安发现的元船可知，宋代中国海船的基本特点如下：
第一是载重量大。据吴自牧《梦粱录》记载，宋时海船大者载重达五千料（据《明会典》称，一斛（料）相当于一石，即60公斤），可载五六百人。载重五千料相当于三百吨位。那时中型的海舶载重达一千料至三千料，可载二三百人。那时应用得最普遍的是“可载二千斛粟”的中型海船，称为“客舟”，“长十余丈，阔三丈五尺”。而长阔高大皆三倍于“客舟”的海船，叫“神舟”，望之“巍如山岳，浮动波上”（徐兢：《宣和奉使高丽图经》卷34，第116—117页）。按长阔高皆扩大三倍，体积便增至20余倍。据此推算，这种“巍如山岳”的神舟的载重可达五万余斛，相当于三千吨。如果的确如此，真是十分惊人的巨舰。
周去非曾描述过宋代在南海中航行的一种巨舟，说其“帆若垂天之云，柁长数丈。一舟数百人，中积一年粮”，舟人们甚至还在船上养猪、酿酒。这种巨舟应当就是“神舟”。大舟巨舰在航海中“不忧巨浪而忧浅水”，因吃水深，“漂至浅处而遇暗石，则当瓦解矣”（周去非：《岭外代答》卷6）。
第二是船体坚固，结构良好。船体“以巨木全方，搀叠而成”（徐兢：《宣和奉使高丽图经》卷34，第117页）。考察泉州古船可知，这条船的龙骨由两根松木接合而成，采用体外龙骨的设计和直角榫合的工艺，增大了船的纵向强度。海船的船壳、船底用二重板叠合，舷侧则用三重板叠成。自龙骨至舷有侧板14行，1—10行由两层板叠合而成，11—13行由三层板叠合而成，采用搭接和拼接两种结构工艺，以钉榫为主要构件。里层船壳板的上下板之间都用子母衔榫合。尖底造型使船壳弯曲弧度大，多重板工艺使取材、建造和维修较为容易，二重或三重木板加固的侧板与船壳板使全船的强度大为提高更耐波浪，利于远航（福建泉州海外交通史博物馆编：《泉州湾宋代海船发掘与研究》，海洋出版社1987年版）。
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