以農業立國的古代中國人，還取得了一項了不起的成就，就是天文學的發達。我們的祖先早已懂得觀測天文天象來指導農業生產的重要了。在新石器時期的許多遺址中，就有古人對太陽、月亮、星星、雲彩進行描繪圖畫。河南鄭州大河村的一處考古發現證明，離現在五千年左右的古代人，就有了天文和曆法的觀念。那裏出土的彩陶器皿上，畫著日月星辰的變化，還表示出對一年十二個月的認識。
中國古代天文學走在世界的前麵，這是國際公認的事實，不但誕生得早，而且在理論研究和實際應用上都有著突出成就。我國古代關於天體運行的記錄是最早也是最豐富的，太陽黑子、超新星、日食月食、彗星、隕石、流星等引人注目的現象，在古代文獻中，都有明確記載。比如哈雷彗星，名字是外國人取的，可最早記錄它的行蹤的，是公元前613年的中國人，而且它的每次出現，都被記錄在案。戰國時期的石申和甘德，曾記錄下一百多顆恒星，為人類留下了最早的星表。
古代學者在測量天體時得到的數據，精確得令人吃驚，因為有很多數據和現代天文學采用的結果相差無幾。比如月球繞地球轉一圈的時間，即“朔望月”，南北朝時期祖衝之測定的與現在采用的隻差3秒。元代郭守敬測定的回歸年（即地球公轉一周）的時間，與現在的公曆完全相同，即365.2425天，比實際時間隻差26秒，而中國人使用這個數據比歐洲人早了300年。還有金星會合期，古人的測量結果比現在公認的隻差0.48天，水星周期隻差0.001天。要知道，古人的這些成績是在沒有使用高倍天文望遠鏡的條件下進行的。這從另一方麵也說明了，古人對天體的認識、觀測的範圍和觀測儀器，都是很“超前”的。
我國曆史上，對天文的研究從未中斷，即使在戰亂時期也照常進行。對宇宙的認識，早在先秦，祖先就有了“無限”的理解。後來，人們對其形狀也做出了解釋，認為天無一定形狀，無邊無沿，充滿了氣，日月星辰飄浮其間；天像蛋清包著蛋黃一樣包著地，地則像蛋黃一樣是圓的。這些認識，與我們現在對宇宙的認識是十分接近的。東漢大科學家張衡寫的《靈憲》一文，是世界上最早的天文專著之一，對日月地的關係，已經做出了準確的論斷，他製造的“渾天儀”，也是世界上第一架能準確觀測天象的儀器。而在他以前，簡單的天文儀器在遠古時代就出現了。我國古代，用來測量天體的渾儀、渾象、日晷、圭表等儀器，種類繁多，大型觀象台遍布各地，天文記錄和各種星表更是豐富。這不能不說是天文史上的奇跡，許多外國天文學家對中國有如此多的天文資料羨慕不已。
前麵說過，古人研究天文，與農業生產密不可分，我國古代天文學是把對氣象的觀測包括在內的。天文氣象合為一體，觀天象不隻觀測日月星，也觀測雲風雨雹霧雪霜露雷電、四季冷暖等大氣現象。為此，中國人還創立了一門獨特的學問——物候學，專門研究生物與氣候之間的關係。現存最早的物候專著《夏小正》，按一年十二個月的順序，記載了從夏朝開始積累的物候知識，有星象、氣候、動植物的變化，還有農時農事的安排。這是中國也是世界上最早的一部曆書。
重視天文與農業的關係，還體現在曆法的製定上。觀天象，造曆法，安排農時，古代人這個認識十分明確。我國的傳統曆法，即夏曆，或叫農曆，在世界上也別具一格，既不是陽曆，也不是陰曆，而是陰陽合曆。它以月亮的朔望周期來確定一個月的時間，一年有十二個月。而一年的時間，又是以太陽年的長度為準。為了彌補一年與十二個月之間的時間差，祖先們創造了“加閏”的辦法，在十九個年頭中加七個“閏月”。這樣平均下來，一年的時間就與太陽年相符合了。還有一個非凡的創造，就是二十四節氣。古代天文學家通過設定節氣，對太陽年做了整齊的劃分，科學地反映了太陽地球之間的位置變化。因為它反映了中華大地四季氣候的總體特點，所以又能直接用來指導農業生產。二十四節氣是古代天文學也是農學的了不起的發明，至今人們仍在使用。
古代天文學，為我國贏得了“天文學故鄉”的美稱。當然，我們也應該注意到，古代天文學的發達，與曆代當權者的特殊重視不無關係。官辦天文，是當時的一大特色，它保證了天文事業的不間斷和曆法的權威性。但是，天文由官方壟斷也造成了負麵影響，皇帝權威的不可冒犯使學者們受到壓抑，沒有能對宇宙做更深遠的觀測和理論探討。還有，當權者總是把天上星體的運行與地上人間的事情視為因果，結果造成了迷信，使古代的占星術一直盛行，嚴重幹擾了天文學的發展。盡管如此，我國古代天文學的輝煌仍然使我們感到自豪，它為今天的天文學奠定了厚實的基礎。