以农业立国的古代中国人，还取得了一项了不起的成就，就是天文学的发达。我们的祖先早已懂得观测天文天象来指导农业生产的重要了。在新石器时期的许多遗址中，就有古人对太阳、月亮、星星、云彩进行描绘图画。河南郑州大河村的一处考古发现证明，离现在五千年左右的古代人，就有了天文和历法的观念。那里出土的彩陶器皿上，画着日月星辰的变化，还表示出对一年十二个月的认识。
中国古代天文学走在世界的前面，这是国际公认的事实，不但诞生得早，而且在理论研究和实际应用上都有着突出成就。我国古代关于天体运行的记录是最早也是最丰富的，太阳黑子、超新星、日食月食、彗星、陨石、流星等引人注目的现象，在古代文献中，都有明确记载。比如哈雷彗星，名字是外国人取的，可最早记录它的行踪的，是公元前613年的中国人，而且它的每次出现，都被记录在案。战国时期的石申和甘德，曾记录下一百多颗恒星，为人类留下了最早的星表。
古代学者在测量天体时得到的数据，精确得令人吃惊，因为有很多数据和现代天文学采用的结果相差无几。比如月球绕地球转一圈的时间，即“朔望月”，南北朝时期祖冲之测定的与现在采用的只差3秒。元代郭守敬测定的回归年（即地球公转一周）的时间，与现在的公历完全相同，即365.2425天，比实际时间只差26秒，而中国人使用这个数据比欧洲人早了300年。还有金星会合期，古人的测量结果比现在公认的只差0.48天，水星周期只差0.001天。要知道，古人的这些成绩是在没有使用高倍天文望远镜的条件下进行的。这从另一方面也说明了，古人对天体的认识、观测的范围和观测仪器，都是很“超前”的。
我国历史上，对天文的研究从未中断，即使在战乱时期也照常进行。对宇宙的认识，早在先秦，祖先就有了“无限”的理解。后来，人们对其形状也做出了解释，认为天无一定形状，无边无沿，充满了气，日月星辰飘浮其间；天像蛋清包着蛋黄一样包着地，地则像蛋黄一样是圆的。这些认识，与我们现在对宇宙的认识是十分接近的。东汉大科学家张衡写的《灵宪》一文，是世界上最早的天文专著之一，对日月地的关系，已经做出了准确的论断，他制造的“浑天仪”，也是世界上第一架能准确观测天象的仪器。而在他以前，简单的天文仪器在远古时代就出现了。我国古代，用来测量天体的浑仪、浑象、日晷、圭表等仪器，种类繁多，大型观象台遍布各地，天文记录和各种星表更是丰富。这不能不说是天文史上的奇迹，许多外国天文学家对中国有如此多的天文资料羡慕不已。
前面说过，古人研究天文，与农业生产密不可分，我国古代天文学是把对气象的观测包括在内的。天文气象合为一体，观天象不只观测日月星，也观测云风雨雹雾雪霜露雷电、四季冷暖等大气现象。为此，中国人还创立了一门独特的学问——物候学，专门研究生物与气候之间的关系。现存最早的物候专著《夏小正》，按一年十二个月的顺序，记载了从夏朝开始积累的物候知识，有星象、气候、动植物的变化，还有农时农事的安排。这是中国也是世界上最早的一部历书。
重视天文与农业的关系，还体现在历法的制定上。观天象，造历法，安排农时，古代人这个认识十分明确。我国的传统历法，即夏历，或叫农历，在世界上也别具一格，既不是阳历，也不是阴历，而是阴阳合历。它以月亮的朔望周期来确定一个月的时间，一年有十二个月。而一年的时间，又是以太阳年的长度为准。为了弥补一年与十二个月之间的时间差，祖先们创造了“加闰”的办法，在十九个年头中加七个“闰月”。这样平均下来，一年的时间就与太阳年相符合了。还有一个非凡的创造，就是二十四节气。古代天文学家通过设定节气，对太阳年做了整齐的划分，科学地反映了太阳地球之间的位置变化。因为它反映了中华大地四季气候的总体特点，所以又能直接用来指导农业生产。二十四节气是古代天文学也是农学的了不起的发明，至今人们仍在使用。
古代天文学，为我国赢得了“天文学故乡”的美称。当然，我们也应该注意到，古代天文学的发达，与历代当权者的特殊重视不无关系。官办天文，是当时的一大特色，它保证了天文事业的不间断和历法的权威性。但是，天文由官方垄断也造成了负面影响，皇帝权威的不可冒犯使学者们受到压抑，没有能对宇宙做更深远的观测和理论探讨。还有，当权者总是把天上星体的运行与地上人间的事情视为因果，结果造成了迷信，使古代的占星术一直盛行，严重干扰了天文学的发展。尽管如此，我国古代天文学的辉煌仍然使我们感到自豪，它为今天的天文学奠定了厚实的基础。
