农业突破
中国第一次人口梯级出现在汉代，据《汉书返乩碇尽罚骱浩降墼级?2年)全国总人口数达到了5900万左右，西汉末年人口数虽然锐降，但到了东汉初期又快速回升，据《后汉书房す尽罚好鞯塾榔绞四?75年)人口总数为3400万，章帝章和二年(88年)为4300万，桓帝永寿三年(157年)为5600万。
两汉300多年间人口总数大体在5000万上下波动，较夏商周三代有了质的突破，除了统一王朝带来的社会稳定以及战争的减少外，生产的发展，尤其是农业技术的突破性进步是最关键原因。
汉代进入中国传统农业的形成期，农业由粗放逐步向精细发展，农具进入铁器时代，出现了铁犁壁、二人三牛的耦犁以及铁耙、耧车、风车、水车、石磨等先进生产工具，畜力成为生产的主要动力，耕作的速度和质量都大为提高，农作物品种也更为丰富，通过丝绸之路等途径的传递，大量新品种农作物被引进，对水利建设和农业生产经验的总结也更加重视，出现了更为精确的历法，这些使得徘徊了2000年的劳动生产率得到质的飞跃。
夏商时的粮食亩产量缺少文献记载，《管子》说过“一农之事，终岁耕百亩，百亩之收，不过二十钟”，这说的是春秋时期的产量，亩产0.2钟，1钟为10石，即亩产2石。
汉代粮食亩产量有了突破性提高，《前汉纪》谈及西汉文帝时的亩产：“今夫农五口之家，其服作者不过二人，其能耕者不过百亩。百亩之收，不过三百石。”即亩产3石。《史记泛忧椤方参迩旮亍敖窀忍镏瓤傻霉榷偻蚴陨稀保?000顷合50万亩，即亩产4石。汉末嵇康《养生论》：“夫田种者，一亩十斛，谓之良田，此天下通称之也。”1斛即1石，这里说亩产10石，不过不是粮食的普遍产量，而是“良田”。但不管怎么说，汉代粮食单产较先秦时期有了较大提高，《中国历代粮食亩产研究》估算，汉代粟的亩产量超过了140公斤。
重心南移
汉代人口达到5000万梯级后又出现了新的徘徊，其间发生的战争固然对人口变化有一定影响，但新的峰值出现后便不再进一步突破，根本原因还在于经济对人口的支撑作用又出现了新的瓶颈。
魏晋以后国家出现分裂，人口一度出现了波谷，据《中国人口史》推测，三国时期人口总数在1400万－1800万之间，西晋的人口总数约2000万，随后人口出现了缓慢回升，南北朝人口最鼎盛时达到了4200万，隋统一时约为4900万。
从汉末到隋初，人口重回5000万梯级用了300多年，与大一统时期的两汉不同，这段时间国家处在更大的分裂与动荡之中，政权分割，战事频发，对经济发展造成了极大破坏，严重制约了人口增长，在这种恶劣条件下人口总数重新回升，得益于经济重心的南移。
晋代之前中国经济重心一直在北方，广大南方地区虽然早已纳入国家版图，但那里地广人稀，多属未开化之地，一直到汉末，黄河流域都是人口密集区，据《中国人口史》的研究，东汉时的公元140年，今河南省辖区内人口约923万、山东省约863万、河北省约638万，而同期江苏省约222万、浙江省约81万、广东省约86万。
从西晋末年开始经济重心逐渐南移，江南地区气候较闷热，土地肥沃，更适合耕种，北方地区虽开垦较久，但潜力已经不大，且战乱多发，迫使大量人口南迁。据梁方仲《中国历代户口、田地、田赋统计》，从西汉平帝元始二年(2年)到东汉质帝本初元年(146年)，全国耕地面积在6.9亿亩至8.2亿亩之间，如果考虑到统计的误差，这一时期耕地面积应当大体保持不变，而到了隋文帝开皇九年(589年)，全国耕地面积一下子跃升到19.4亿亩，增加了一倍还不止，多出来的部分，最重要的应该是长期开发江南所增加的。
汉末至隋初数百年的战乱虽然严重削弱了生活资料的供给，但江南的开发恰好弥补了这一不足，所以人口总数才能重新回到5000万的梯级。