科學性星圖一般為天文學家使用，它們的繪製有一定的觀測依據，因此準確性較高。在星圖發展史上，總結甘石巫三家星的吳國太史令陳卓有重要的貢獻，他總結了三家星，得到283官、1464星的數字，並繪了全天星圖。雖然這幅星圖沒有流傳下來，但它對後代星圖影響很大。從後代的星圖中我們可以探索到它的形狀。東漢文學家蔡邕的《月令章句》記敘了漢代星圖的大致結構，根據書中文字可複原當時的天文星圖。該星圖是圓形的，以北天極為中心，向外3層紅色同心圓分別為內規、赤道和外規。
內規相當於北緯55度的赤緯圈，表示內規以內的天區，總在地平線以上，全年都可看到；外規相當於南緯55度的赤緯圈，表示外規以外的天區，總在地平線以下，全年看不到。
從內規外規的度數分析，此星圖曾用於中原地區。
在星圖的繪製方法上，天球是三維體，我國古代還沒有掌握把它投影到三維平麵上的技術。在蔡邕記敘的漢代星圖中，與北天極不等距的黃道應該是一個橢圓形，卻被畫成正圓形。
在繪有赤道以南星象的圓形星圖中，這種變形更為明顯。
大約在隋代，出現了一種用直角坐標投影的長條星圖，稱為“橫圖”。在橫圖上，雖然赤道附近的星象接近真實，但天極周圍的星象又發生歪曲。
解決這個問題的最好辦法就是分別繪製，即用橫圖表現赤道附近的星象，用圓圖表現天極附近的星象。
宋代天文學家蘇頌所繪的一套星圖，正是采用這種手法的代表作。
蘇頌的《新儀象法要》有星圖兩種5幅，四時昏曉中星圖9種。其中所標二十八宿距度值，與他在元豐年間的觀測記錄相同，說明此星圖是他根據實際觀測繪製的。
這些結構圖是我國現存最古的機械圖紙。它采用透視和示意的畫法，並標注名稱來描繪機件。通過複原研究，證明這些圖的一點一線都有根據，與書中所記尺寸數字準確相符。
現存在江蘇省蘇州博物館內的蘇州石刻天文圖，是世界現存最古老的石刻星圖之一。此圖是采用了北宋元豐年間的全天恒星觀測數據，1190年由南宋製圖學家黃裳繪製並獻給南宋嘉王趙擴，在1247年由宋代地方官王致遠主持刻在石碑上。
這幅石刻星圖采用蓋圖式樣，上有黃赤道，內外規和銀河，又有二十八宿的分界經線，外圍還刻有周天度和分野及二十八宿距度。圖高約2.45米，寬約1.17米，圖上共有星1434顆，位置準確。全圖銀河清晰，河漢分叉，刻畫細致，引人入勝，在一定程度上反映了當時天文學的發展水平。今人從該星圖的研究中得到了不少曆史信息，為現代天文學研究提供了幫助。我國古星圖發展至宋代可算達到高潮，而蘇州石刻星圖的形式在清代末期還在繼續發揮影響。
清代星圖多受到西方天文學知識的影響，往往在傳統的蓋圖式樣上附有星等標即用來描述天體明亮程度的尺標、星氣即星際的氣體等符號。同時，清代的星圖，把天區擴展到南極附近，另外新設23個星官、130顆星。新增加的星中，絕大部分在我國看不到，是根據西方星表補充進來的。
在內蒙古自治區呼和浩特市五塔寺的塔身上嵌有一幅石刻古星圖，用蒙文說明。這份石刻蒙文星圖在國內還是首見，其形式仍為蓋圖式樣，有星1400餘顆，據考證是清代初期繪製，乾隆年間刻石砌在塔身上的。
在杭州玉皇頂上還有一圓形石刻星圖，為清代晚期所刻。這是傳統的蓋圖式樣，也沒有采用西方天文學知識，直徑約一米，無疑是我國古老星圖的傳流刻本。
我國古代的這些星表星圖，為人類認識宇宙奠定了堅實的基礎，充分說明了我國古代人民在天文學研究方麵的卓越成就。
拓展閱讀
南宋製圖學家黃裳曾經精心繪製8幅圖呈送皇帝觀看。現存隻有天文圖、地理圖和帝王紹運圖，這3幅圖現存在蘇州碑刻博物館。
天文圖、地理圖是當今世界天文學和地理學的奇珍，已載入人類科學史冊。尤其珍貴的是天文圖，是世界上現存星數最多的古代星圖，其星多達1440顆。