1943年初，中國抗戰正處於相持階段，英國皇家學會院士李約瑟博士從印度飛越"駝峰航線"抵達中國昆明。兩週後，李約瑟在重慶出任中英科學合作館館長。在此期間，他在抗戰大後方四處遊歷，參觀考察中國各學術機構，收集了豐富的中國科學技術史文獻和資料。
由於李約瑟本人來華之前就對中國悠久的文明具有濃厚的興趣，又學習過漢語和文言文。加上在重慶幾年對中國科學史的認識進一步深入，李約瑟逐漸形成了"一個寶貴的信念，中國文明在科學技術史中曾起過從來沒被認識到的巨大作用。"
1954年，由李約瑟編寫的《中國科學技術史》在劍橋出版，轟動了西方科學界。他在序言中提出了一個令人深思的著名難題："儘管中國古代對人類科技發展做出了很多重要貢獻，但為什麼科學和工業革命沒有在近代的中國發生？"
李約瑟在書中以浩瀚的史料、確鑿的證據，列出中國古代取得的科學成就——"四大發明"：火藥、造紙術、印刷術和指南針。他還認為中國古代出現了鋼鐵冶煉技術、以及把旋轉運動變成直線運動的傳動帶和傳動鏈、拱橋和鐵索橋、深井鑽探設備等工程技術發明。
在中國古代科技繁榮的時期，整個歐洲還處於黑暗的中世紀。15世紀之前，中國在科技和經濟方面都領先歐洲，但此後的發展卻逐漸停滯滑坡。
李約瑟難題的實質內容在於中國古代的經驗科學領先世界一千年左右，但為何中國沒有產生近代科學。
古代中國實現大一統以後，"普天之下，莫非王土；率土之濱，莫非王臣"就成為政治文化的主流。封建思想深刻的滲透到每個中國人的複雜思想中。通過科舉制度的選拔，可以使中國非常有效地集中了大批聰明、受過良好教育的人。他們的管理使得中國井然有序，並使中國發展了以整體理論、實用化研究方法的科技。
這也使有才能的人致力於四書五經，排擠了科技創新的潛在人力資本。官僚的知識結構和自身利益的立場，認為沒有必要逾越傳統，也不鼓勵嘗試探險、發明創新、科學實驗等未知的風險。使得新觀念很難被社會接受，新技術開發領域幾乎沒有競爭。
比如明朝末期的宋應星曾經撰寫《天工開物》，這本書被歐洲學者高度評價為"技術的百科全書"，但是不會有官員對這本書感興趣。
早期的歐洲城邦和城市，處於要為了生存而互相競爭的環境。歐洲國家之間的激烈競爭，使歐洲人在中國古代火藥的基礎上發明並改良火藥武器。西方科技的興起與商業階級的興起相聯繫，西方文化也鼓勵較強的技術開發競爭。
中國地大物博，男耕女織的小農經濟已經可以滿足自給自足的需求。以農立國是最穩定的經濟模式，完全沒有擴大生產的需要。長期以來就形成了封閉、保守的思想，缺乏創新的動力，創新者也無法獲得利潤和回報。
指南針傳到歐洲以後，隨著大航海時代的到來，歐洲國家開始遠洋航行到其他各大洲。在這一過程中，眼界的開闊和知識的豐富，使歐洲人的思維方式也在不斷轉變，更加追求個人的發展，為後來的科技大發展埋下了伏筆。
李約瑟難題引發了關於中國為何被西方社會的科學技術超越的廣泛爭論。但是，該難題本身的前提就有疑問，中國古代的科學技術是否高於西方也存在爭議。有其他學者認為，李約瑟對中國古代的科學技術過度拔高，中國古代很多技術都算不上是科學的應用。
中國古代的研究不像西方那樣是為了探索自然規律，而更多地出於實用目的。儘管古代中國人有不少發明創造，但中國可能仍然落後於西方。因為中國以實用技術為主，缺乏科學論證與抽象化的理論研究。
但另一方面，即使中國古代的科學技術高於西方，也不能推斷出科學和工業革命就一定會在中國發生。
對人類科技發展做出了很多重要貢獻，並不能成為科學和工業革命出現在某地某時發生的充分條件，實際上世界上的其他地區也沒有在同時代獨立產生嚴格意義上的科學。曾經奠定西方科學文化基石的希臘、文藝復興起源的意大利，也沒有產生進一步的科學，而工業革命卻最先發生在英國。可見，前面朝代的貢獻並不能作為後面朝代能夠達到某種更高水平的預測，兩者不具有必然聯繫。
古代中國沒有產生邏輯化的、系統的科學體系，只有零散的科學知識，偏重技術，缺乏理論研究。愛因斯坦就明確表示，由於中國既沒有產生形式邏輯也沒有產生實驗方法，中國是不可能產生科學的。物理學家吳大猷也認為："一般來說，我們民族的傳統，是偏重實用的。我們有發明、有技術，但是沒有科學。"
儘管如此，李約瑟還是得出結論："如果中國人有歐美的具體環境，而不是處於一個廣大的、西面被沙漠切斷，北面是寒冷的雪山，南面是叢林，東面是寬廣的海洋的這樣一個地區，那情況將會完全不同。那將是中國人，而不是歐洲人發明科學技術和資本主義。歷史上偉大人物的名字將是中國人的名字，而不是伽利略、牛頓等人的名字。"
1995年，在李約瑟臨終前，他堅持認為："多年來對中國以及中國人的瞭解，我確信中國能夠再度崛起。一個擁有如此偉大的文化的國家，一個擁有如此偉大的人民的國家，必將對世界文明再次做出偉大貢獻！"
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