我国是世界上最早观测和记录天文学的国家之一。
中国古代皇帝自称天子，历代都有专门的官员来观察天文学。可见，古代天文学在中国政治和社会生活中发挥了重要作用。在秦朝，负责天文研究的官员叫太史令，后来的朝代对太史令进行了沿袭和稍加改变。明清时期，天文观测主要由专门机构钦天监负责。天文学、数学、农业和医学被认为是中国古代最发达的四门自然科学。中国古代天文学的许多成果不仅在当时走在世界前列，而且在近代，许多观测资料仍然具有非常重要的研究意义，有些数据资料是中国独有的。与中国古代天文学相比，西方天文学在16世纪以前发展缓慢，直到近百年才随着其他自然科学的发展取得突破。中国古代天文学早在新石器时代就开始萌芽。在我国出土的彩陶中，不少已绘有日月图案，代表了古人原始的天文观念。
中国进入奴隶社会后，天文学在夏、商、周三代得到了突飞猛进的发展。在河南安阳殷墟出土的甲骨文中，我们可以看到大量关于商代天文观测的记载。根据当地出土的甲骨文可知，商代把一年分为12个月，闰年分为13个月。同时，甲骨文上也有日食、月食和恒星的记录，这可能是世界上最早的天文资料。商代的历法被称为阴阳历法，这是迄今为止已知的最早的历法。同时，商代以干部和支部记日，以数记月，每月分30天。
在中国古代天文学中，恒星观测一直是一项重要内容。在中国古代的官方史料中，有一部分专门记载天文资料，称为天文记录，包括观测恒星的方法、仪器和记录。天文仪器在恒星观测中发挥着重要作用。中国古代天文仪器种类繁多，功能各异。它们主要用于计时、观星和制作历法。代表作有圭表、浑天球、简仪。
此外，中国古代还设计了地平线经纬仪、赤道经纬仪、黄道经纬仪等多种天文观测仪器。在我国天文学发展过程中，天文仪器的不断创新，极大地促进了天文观测的发展，也为我国天文教育方法的发展提供了可靠的依据。
我国古代天文历法起源很早，从最早的书面历法——四分历开始，经过多次历法改革，不断完善和发展。据统计，中国自古以来使用的历法有100多种。历法无论有多少种，都可以分为三大系统：阴历、阳历和阴阳结合历。阳历是以地球绕太阳公转的周期为基础的；农历是以月球绕地球的周期为基础的；黄道历法是协调太阳、地球和月亮周期的历法。
其中，太初历是我国第一部资料完整的传世历法。与四分历相比，其进步主要表现在：以正月为元年，将原来的二十四节气分为十二个月，以无中气月为闰月，使月与季的搭配更加合理；同时，行星的会聚期也比较精确。东汉末年，刘洪制定了《乾象历》，
第一次将月球运行有快慢变化引入历法。在天文学和历法方面，有三位科学家做出了杰出的贡献。他们是祖冲之、僧一行和郭守敬。他们极大地促进了中国历法的改革和发展。
在祖冲之前，人们使用的历法是天文学家何成天编撰的元嘉历法。祖冲之通过多年的观察，发现了元嘉历的许多错误，并编撰了新的大明历。在新历法中，他首次将“岁差”引入历法，将回归年与恒星年区分开来。通过多年的观察，他得出结论：木星每84年就有一次超辰。僧一行修订的《大衍历》是一部具有创新精神的历法。它继承了中国古代天文学的优点和缺点，修正了缺点和不足。因此，它取得了巨大的成就。正确把握太阳在黄道上运动的速度和变化规律。此外，僧一行还组织全国13个测点进行天文测量，得出北极高差为1度，南北距离351里80步（约131.3公里）的结论。这一数据当时在世界上处于领先地位。郭守敬的主要贡献还在历法编纂方面。他在中国编撰了一部非常优秀的历法《授时历》。为了编撰这部历法，他分析研究了几十部历法，设计建造了许多新的天文仪器。
在天文学理论方面，古代中国人也取得了辉煌的成就。特别是到了汉代，人们对宇宙的认识不断加深，提出了“浑天说”，认为“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内”。此外，也有人提出了“宣夜说”，认为天空没有固定的边界和无限的空间，模糊地提出了宇宙的无限性。中国著名科技史学家李约瑟曾在其天文学著作《中国科学技术史》中专门设立了“宣夜说”一节。他称赞这种宇宙学模式，认为这种宇宙学观是非常先进的，不亚于同时期的任何一种希腊理论。
然而，我们必须承认“宣夜说”并不是一个正确的宇宙模型，它对中国古代的影响远远小于“浑天说”。在中国古籍《周髀算经》中，中国古人还建立了“盖天说”的宇宙模型。在这个模型中，地球和天空之间的距离是80000里；地球中央有高高的柱子；太阳、月亮和星星在天空中围绕北极转。特别值得一提的是，这种宇宙模型与古印度的宇宙模型有着惊人的相似之处。在中国古代，为了理解人与宇宙的关系，人们也提出了各种各样的假说，每一种假说都有许多支持者。
从公元前100年到唐代，为了探索宇宙的奥秘，人们对这些假说一直争论不休，其中许多我们熟悉的古代科学家都著书发表了自己的观点。同时，人们还讨论了日食、月食、日地距离等诸多问题。比如我们熟悉的“两小儿辩日”的故事，它表达了古人对日地关系的思考。由于“浑天说”不能很好地解释月食现象，许多天文学家试图解决这一问题，提出了许多猜想，其中最具代表性的是《灵宪》中的张衡猜想和《朱子全书》中的朱熹猜想。
在中国古代，天文学与占星术有着非常密切的关系，在天人感应的基础上，形成了中国古代非常有特色的占星术。古代占星术的主要功能是揭示命运及其变化，为当权者的统治提供理论依据。如果命运改变，它将通过天象向世界展示。因此，古代帝王十分重视天文现象的变化。尧帝的“历象日月，敬授人时”(《尚书·尧典》)，舜帝“在璇玑玉衡，以齐七政”(《尚书·舜典》)都被作为重大事件记录在册。
中国古代天文学不仅在当时取得了巨大的成就，而且给我们留下了许多宝贵的资料。例如，上世纪40年代初，天体物理学家认为金牛座蟹状星云是1054年超新星爆炸的痕迹，中国古籍中也有关于这一爆炸的详细记录。
我国古代文献中有许多世界上独一无二的天文记录，但20世纪以前，我国对古代天文资料的研究还不够。早期，中国古代天文资料的研究主要是由一批从国外归来的学者进行的。他们做了大量的开拓性工作，使中国天文资料的研究逐步专业化，形成了一门新的天文史研究学科。也涌现了一批国际知名的天文史学家。他们著书立说，研究了中国古代许多杰出的天文学贡献，可见中国古代天文学成就辉煌。