Bersama dengan rekannya Wei Pu, Shen berencana memetakan jalur orbit Bulan dan planet-planet, tetapi hal ini dihentikan oleh lawan politiknya di istana.[6] Untuk membantu karyanya dalam bidang astronomi, Shen Kuo membuat armiler, gnomon, lubang pengamat, dan menemukan jam air jenis baru. Ia membuat hipotesis geologis mengenai pembentukan tanah (geomorfologi) berdasarkan penemuan fosil laut, pengetahuan erosi tanah, dan deposisi lanau.[7] Shen Kuo juga membuat hipotesis mengenai perubahan iklim gradual setelah mengamati bambu kuno yang membatu dan ada di dasar tanah habitat yang kering dan tak mampu menunjang kehidupan pada masa Shen hidup. Ia adalah tokoh literer pertama di Cina yang menyebut penggunaan galangan kering untuk memperbaiki kapal, dan juga menuliskan keefektifan penemuan pound lock. Meskipun Ibnu al-Haytham (965–1039) adalah orang pertama yang mendeskripsikan camera obscura, Shen adalah orang pertama di Cina yang melakukannya. Ia banyak menulis mengenai percetakantipe penggerak yang ditemukan oleh Bi Sheng (990–1051).[8] Dengan mengikuti tradisi kuno di Cina, Shen membuat peta relief terangkat saat memeriksa daerah perbatasan. Deskripsi mekanisme busur silang kunonya ternyata adalah tongkat Yakub, alat yang tidak dikenal di Eropa hingga dideskripsikan oleh Levi ben Gerson pada tahun 1321.
Shen Kuo menulis beberapa buku lain selain Esai Kolam Mimpi, tetapi banyak yang sudah hilang. Beberapa puisi Shen masih tersimpan dalam karya tertulis anumerta. Meskipun ia lebih fokus kepada hal teknis dan ilmiah, ia juga tertarik kepada divinasi dan supranatural, seperti deskripsinya mengenai benda terbang aneh berdasarkan kesaksian. Shen juga menulis komentar untuk teks Taoisme dan Konfusianisme.
