En 960, Zhao Kuangyin (Emperador Tai Zu) protagonizó un golpe militar en Chenqiao y sustituyó al Estado de Zhou Posterior por la dinastía Song (960-1279), poniendo fin al Período de las Cinco Dinastías y los Diez Estados, caracterizado por la escisión nacional. Pero al mismo tiempo, la etnia qidan fundó la dinastía Liao (947-1125) en el norte de China y la etnia dangxiang proclamó el Estado de Xixia (1038-1227) en el noroeste del país. Como resultado, China se dividió en tres: Song, Liao y Xixia. En 1115 la etnia nüzhen estableció el Estado de Jin (1115-1234) en el norte del país. Tras aniquilar a Liao en 1125, Jin tomó Kaifeng, capital de Song, en 1127, hizo prisioneros a los Emperadores Hui Zong y Qin Zong, padre e hijo, y eliminó a Song del Norte. Poco después, Zhao Gou (Emperador Gao Zong) se entronizó en la ciudad de Yingtian (hoy Shangqiu de la provincia de Henan), luego se escapó a Lin'an (hoy Hangzhou de la provincia de Zhejiang). Desde entonces, la Corte de Song sobrevivió un siglo y medio al sur del río Yangtsé, llamada en la posteridad como dinastía Song del Sur.

Durante este período, China tuvo logros aún más relevantes en la ciencia y tecnología. La brújula, la imprenta y la pólvora, tres de los cuatro grandes inventos del país, tuvieron usos prácticos. Entre estos logros, Bi Sheng inventó la imprenta con tipos móviles cuatro siglos antes que los europeos, Su Song fabricó el primer reloj astronómico del mundo (movido por el agua) y Shen Kuo escribió la obra Notas en el Jardín del Arroyo de los Sueños, la cual detenta un elevado lugar en los anales de la ciencia y tecnología del mundo. En lo tocante a la cultura, medraba el racionalismo y primaban el taoísmo, el budismo y otras religiones procedentes del exterior. En la esfera de las letras destacaron Ouyang Xiu y otros grandes prosistas. El ci de Song, género poético de dos estrofas con versos cortos y largos simétricos, fue el pico de la literatura en esta época, cuyos maestros consumados son Yan Shu, Liu Yong, Su Shi, Zhou Bangyan, Li Qingzhao y Xin Qiji. Asimismo, prosperaron la narración y la ópera tanto en Song como en Jin. En cuanto a la pintura, descollaban las piezas con temas de montañas, ríos, plantas y pájaros. En particular, el largo lienzo de personas y costumbres Río en el Día de la Claridad, de Zhang Zeduan, tiene un alto valor de arte y de referencia histórica.