漏壺《詩經》中含有許多天文知識。明末顧炎武在《日知錄》裏說：“三代以上，人人皆知天文”，他列舉的4件事中，有3件都出自《詩經》，就是“七月流火”、“三星在戶”和“月離於畢”。《詩經》中還記載了金星和銀河以及利用土圭測定方向。如果認為《周禮》也反映西周的情況，那麼在西周時代應該已經使用漏壺記時，而且按照二十八宿和十二幹來劃分天區了。中國天文學發展到西周末期已經初具規模了。
能夠攝取必要營養的人要比吃得很多的人更健康，同樣地，真正的學者往往不是讀了很多書的人，而是讀了有用的書的人。——亞裏斯提卜
春秋到秦漢的天文學春秋時期是中國天文學從一般觀察到數量化觀察的過渡階段。
《禮記·月令》雖是戰國晚期的作品，但據近人考證，它所反映的天象是公元前600年左右的現象，因而代表了春秋中葉的天文學水平。它是在二十八宿產生以後，以二十八宿為參照物，給出每月月初的昏旦中星和太陽所在的位置，它所反映的天文學水平要比《夏小正》所談到的高得多。同時，記錄春秋曆史的還有《春秋》和《左傳》，這兩本書都載有豐富的天文資料。從魯隱公元年到魯哀公十四年的 242 年中，記錄了 37 次日食，現在已經證明其中32 次是準確可靠的。魯莊公七年“夏四月辛卯夜，恒星不見。夜中，星隕如雨”，這是對天琴座流星雨的最早記載。魯文公十四年“秋七月，有星孛入於北鬥”，這應該是關於哈雷彗星的最早記錄。
流星雨大概在春秋中葉，我國已開始用土圭來觀測日影長短的變化，用來測定冬至和夏至的日期。那時把冬至叫做“日南至”，以有日南至之月為“春王正月”。
中國科學史專家錢寶琮通過研究認為，《左傳》裏有兩次“日南至”的記載，其間間距為133 年。在這 133 年中，記錄閏月4 日次，失閏 1 次，共計應有 49 個閏月，剛好符合“19年7閏”。
在漢武帝改曆以前，中國主要有6種曆法，即黃帝曆、顓頊曆、夏曆、殷曆、周曆、魯曆，這 6 種曆法都是四分曆，6 種曆法之所以有不同的名稱或因行用的地區不同，或因采用的歲首不同，名稱並不代表時間的先後，它們大概都是戰國時期創製的。因為戰國時期的四分曆采用一年為365.25日，而這也正是太陽在天球上移動一周所需的時間，所以中國古代也就規定圓周為365.25度。太陽每天移動一度，這個規定構成中國古代天文學體係的一個特點。
太陽隨著觀測資料和觀測經驗的積累，戰國時期已有了天文學的專門著作，齊國的甘德著有《天文星占》八卷，魏國的石申著有《天文》八卷。這些書雖然都屬於占星術的東西，但其中也包含著關於行星運行和恒星位置的知識，所謂《石氏星經》即來源於此。
春秋戰國時期，各諸侯國都在自己的王公即位之初改變年號，因此各國紀年極其混亂，這對各諸侯國的政治經濟、文化交流十分不便。這時，有人設計出一種隻同天象聯係，而與人間社會變遷無關的紀年方法，這就是歲星紀年法。歲星即木星，古人認為它的恒周期是12年。因此，若將黃、赤道帶分成12個部分，稱為12次，則木星每年行經1次。這樣，就可以用木星每年行經的星次來紀年。歲星紀年法後來不斷演變，到漢以後就發展成為幹支紀年法。
木星戰國時期的巨大社會變革和百家爭鳴的局麵促進了天文理論的發展，此時關於氣是萬物本原的觀念影響到天文學理論的許多方麵。
這期間的許多著作中都涉及到了天文學的內容，如《莊子·天運》和《楚辭·天問》提出了一係列問題，而且問得很深刻。例如有這樣兩個具有典型意義的問題：宇宙的結構怎樣？天地是怎樣形成的？為了回答第一個問題，出現了蓋天說，先是認為“天圓如張蓋，地方如棋局”，後來又改進成為“天似蓋笠，地法覆磐”。關於第二個問題，從老子的《道德經》和屈原的《天問》中所述及的內容來看，大概在戰國時代已有了回答，然而明確而全麵的記載始見於漢代的《淮南子》。《淮南子·天文訓》一開頭就講天地的起源和演化問題，認為天地未分以前，混沌既分之後，輕清者上升為天，重濁者凝結為地；天為陽氣，地為陰氣，二氣相互作用，產生萬物。《淮南子》這部著作，不但彙集了中國上古天文學的大量知識，而且第一次把天文學作為一個重要的知識部門，專立了一章來敘述，把樂律和計量標準附在其中，這種編排方式對後來的著作有一定影響。