尽管宋应昇、应星有“六上公车不知苦”的韧劲，但五次会试已必元气大伤，此后便没有再试。他们每次从南到北的沿途都看到阉党巨奸魏忠贤（1568—1627）专政时官场的各种腐败现象，到处是贪风污雨、任人唯亲，官吏鱼肉人民，政情黑暗，使他们原来的幻想化为泡影，从此对科举完全绝望。1632年，宋应星丧母，他们按当时习俗要在家守孝，也无法再出远门。加以五次万里征程破费不少钱财，娶妻生子要加以抚育，宋应星决定不再参加科举考试。1634年他出任本省袁州府分宜县教谕。这是个未入流的九品以下的文职下级官员，主要教诲在县学里就读的生员，先后在这里任职四年（1634—1638）。而其兄也赴浙江桐乡任县令去了。桐乡离全国著名养蚕、丝织中心嘉兴、湖州很近，宋应星在探望哥哥时，必定去嘉兴、湖州作过调查访问，这使他在《天工开物》中对这一带蚕丝业技术给以特别注意。

1616—1631年间应试时的多次万里远游，虽未达到宋应星科举及第的目标，但对他来说也并非空举。正好实现他在《天工开物》序中所说“为方万里中，何事何物不可见见闻闻”的大好时机。这些长途旅行打开了他的眼界，扩充了社会见闻，足迹遍及京师、江西、湖北、安徽、江苏、山东、河南、河北、浙江等省的许多城市和乡村。他还到过广东，也许还去过四川和山西。沿途他在田间、作坊从劳动群众那里调查到不少农业和手工业技术知识、操作过程，并对操作实态作了素描，写下不少笔记。这就为日后写作《天工开物》作了准备。自从他对科举绝望以后，便决心转向实学，研究与国计民生直接关联的科学技术问题。这时他好像变成了另一个人，完成了他一生中的重大的转折。教谕任期内，有更多的闲散时间，他便抓紧时机整理资料，从事写作。除科技问题外，他还写了一些有关政治、经济、哲学等方面的作品，同时整理自己多年来写作的诗。四年之间他成了一位高产的作者，著作一部接着一部地问世。

崇祯九年（1636），50岁的宋应星在一年内便刊出《画音归正》（论音韵的书）、《原耗》（政治、经济杂文）、《野议》（政论集）、《思怜诗》（自选诗集）等书。第二年（1637）他发表了一生中的代表作《天工开物》，还有《巵言十种》（杂著十种）。在写作这些书时，明末社会动荡不安，清兵南下直接威胁着京师的安全，而李自成（1606—1645）领导的农民军正在各地迅速发展，又从内部打击明王朝的统治，使其危在旦夕。同时，正好这时宋应星经济状况不佳，没有好的写作环境和条件，他的作品多是仓促间成书，来不及仔细考证和修辞润色。但像《天工开物》这样的优秀作品，毕竟还是写出来了，他已经以这部作品完成了远远超过殿试水平的答卷。我们浏览过当时的一些殿试答卷，被主考官给以高度评价并被授予进士的考生的试卷，今天看来是毫无价值的八股文章，不值一读，早已被人们忘记了。但考场落第的举人宋应星的《天工开物》，却永放光芒。

分宜教谕任满后，宋应星于崇祯十一年（1638）升任福建省汀州府推官，这是他首次去外省任公职。推官是正七品府一级的司法官员，掌理刑厅。但他只在任二年，便于崇祯十三年（1640）辞官，途经赣南与故友刘同升（1587—1645）会面后返回奉新故里。刘同升字孝则，江西吉水人，崇祯十年（1637）状元，授翰林院修撰，因弹劾邪派阁臣不成，被谪至福建，后移疾归。早在1610年宋、刘二人便订交，约三十年再会，所以二人同时辞官也为践前约。1642—1643年宋应星居家时，奉新爆发了李肃十、李肃七领导的红巾军农民起义，很快发展到周围一些县。这时作为地主阶级的一员，宋应星与兵备道陈起龙等人用计谋和武力镇压了这次起义。这是他一生中的污点。1643年下半年，他就任南直隶凤阳府亳州（今安徽亳县）知州，这是从五品的地方官，也是他担任过的最高官职。但此时时局更加动乱，他到任后不及一载便又挂冠归里。甲申（1644）后，清兵南下时，宋应星又草成《春秋戎狄解》，借古讽今，在南方制造抗清舆论。入清后，他拒不出仕。《宗谱》说他南明时累官至滁和兵巡道、南瑞兵巡道，实际上并未就任。

甲申年，宋应昇也辞去广州知府职，回奉新与应星久别重逢。顺治二年（1645），宋应星在埋葬了与他多年同伴的胞兄之后，在乡间过着隐士生活。1655年，他应《南昌郡乘》（南昌府府志）主编、友人陈宏绪（1597—1665）之约，写了《宋应昇传》收入府志，这时他已年近古稀。宋应星卒年待考，当是康熙初年，大约享年八十左右，如果这样，他或卒于1666年。宋应星有二子，长子士慧，字静生，次子士意，字诚生，皆敏悟好学，长于诗文，拒绝科举，以青衿终。他的子孙们都“恪守祖父遗训，功名淡如”，按宋应星遗训，既不科举，也不做官。从清代乾隆年以后，他这一支便已断后。宋应昇三代以内的子孙也都没有参加清代的科举。宋应星的作品流传到今天的除《天工开物》外，还有《野议》、《思怜诗》、《谈天》、《论气》四种，1972年上海人民出版社曾排以铅字出版。其余如《画音归正》、《原耗》、《春秋戎狄解》、《杂色文》、《巵言十种》及《美利笺》等，皆因战火而佚失，惜哉！宋应星不但是科学家，还是个有批判精神的政论家、思想家，《野议》等四种集中地反映了他的政治、经济和哲学思想。明代人才辈出，但宋应星是一位颇具特色的人物。为纪念他的勋业，他的家乡奉新于1987年建成了“宋应星纪念馆”，现已开放，供各界人士前往瞻仰。