沈括十分重视地形勘察，为宋朝边境减少摩擦作出了重要的贡献。
有一次，宋神宗派他到定州（现在的河南定县）去巡视。他假借打猎的名义，花了20多天的时间，详细考察了定州边境的地形，还用木屑和融化的蜡捏制成一个立体模型。回到定州以后，沈括让木工用木板根据他制成的模型，雕刻出木制的模型，献给宋神宗。
宋神宗对沈括画的地图以及制作的地图模型很感兴趣。第二年，就叫沈括做全国地图的编制工作。12年后，沈括终于完成了当时最准确的一本全国地图，就是《天下郡国图》。
沈括不但在地理研究上成就突出，而且是个研究兴趣非常广泛的科学家。他曾经为了确定北极星的位置，一连三个月在夜里用浑天仪观察，终于计算出北极星的确切位置。
