中国是世界上天文学发展最早的国家之一，几千年来积累了大量宝贵的天文资料，受到各国天文学家的注意。就文献数量来说，天文学仅次于农学和医学，可与数学并列，是中国古代最发达的四门自然科学之一。
大约在7 000年前，中国古人已经把星空划分成龙和虎两大区域了，后来逐渐形成了四象，即“东方苍龙”，“西方白虎”，“南方朱雀”，“北方玄武”。后来又把四象的每一象各分为七段，每一段叫“宿”，共二十八宿。二十八宿在天空中的位置正好是月球在天上运动所经过的地方。月球绕地球运转一周是27天多，一天恰好经过一宿。在每一宿里都有许多星星，古人给它们分别起名，分成众多星官。当时所发现的2 442颗星被划分为207个星官，这些星官又被分列入二十八宿中。以后，中国天文学发展迅速，到战国秦汉时期形成了以历法和天象观测为中心的完整的体系。
历法是中国古代天文学的主要部分。在二十四史中有专门的篇章，记载历代历法的资料，称为“历志”或“律历志”。中国古代的历法相当于印度的悉檀多或阿拉伯的积尺，它不单纯是计算朔望、二十四节气和安置闰月等编排日历的工作，还包括日月食和行星位置的计算等一系列方位天文的课题，类似现在编算天文年历。跟欧洲不同，中国、印度和阿拉伯各国的古代天文学都是以历法作为主要内容。中国天文学又跟印度和阿拉伯不同，后者长于行星位置的计算，而中国则长于日月运行的计算。
天象观测是中国古代天文学的另一项重要内容。二十四史中专门记载这类资料的部分叫做“天文志”。其中包括天象观测的方法、仪器和记录。主要的观测仪器——浑仪，同希腊用的黄道式装置不同，中国用的一直是赤道式装置。记录观测数据的度数，在明末以前中国一直是分圆周为365.25度，而受巴比伦影响的各国则用360度。两千多年来，中国保存下来的有关日食、月食、月掩星、太阳黑子、流星、彗星、新星等丰富的记录，是现代天文学的重要参考资料。
以元代的《授时历》为标志，中国古代天文学发展到最高峰，此后中国的天文学一直停滞不前，整个明代二百余年的时间里，几乎没有任何发展，一直到了万历年间(公元1573～1620年)，随着资本主义的萌芽，社会对天文学产生新的要求。正在这时，欧洲一些耶稣会士来到中国。他们为了迎合中国人的这一要求，采取学术传教的策略，把一些不破坏其宗教信条的欧洲科学技术知识介绍给中国。这样，中国天文学就开始同西方天文学融合。1859年，李善兰和伟烈亚力合译英国赫歇耳的《谈天》，中国人得以窥见近代天文学的全貌。但由于当时中国已沦为半殖民地半封建社会，现代的天文台和观测手段，都不可能建立和创制。而此阶段的西方天文学则发展迅速，一批又一批伟大天文学家的开创性工作使得西方天文学攀上了一个又一个高峰。中华人民共和国成立后，科学得到很大程度的恢复和发展，但是，中国现在的自然科学几乎全部来自西方的自然科学，天文学也不例外。我们在对哈勃、爱因斯坦、赫歇耳这些名字耳熟能详的同时，也不应忘记在历史上，中国也有过很多杰出的天文学家，他们也做出过很多颇具开创性的工作，下面加以介绍。
按照时间顺序，第一位就是张衡。张衡(78～139)，字平子，南阳西鄂(今河南南阳石桥镇)人。他是我国东汉时期伟大的天文学家，为我国天文学的发展做出了不可磨灭的贡献；在数学、地理、绘画和文学等方面，张衡也表现出了非凡的才能和广博的学识。张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一；他指出月球本身并不发光，月光其实是日光的反射；他还正确地解释了月食的成因，并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的浑天仪，第一架测报地震的仪器——候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟。等等。
为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山，”将小行星1802命名为“张衡小行星”。
第二位就是唐代一行。一行(683～727)，俗名张遂，魏州昌乐（今河南省南乐县)人，唐代高僧和杰出的天文学家。
为了观测天象，一行与机械制造家梁令瓒合作，创制出了黄道游仪和水运浑象。在掌握大量实测资料的基础上，一行重新测定了150多颗恒星的位置，发现古籍上所载的这些恒星位置与实际位置不符。从开元十二年(公元724年)起，一行主持了规模宏大的天文大地测量，全国十二个观测站中，以南宫说等人在河南所作的一组观测最有成就，经一行归算，得到了子午线一度的长，这是世界上首次子午线实测。
第三位是沈括。(1031～1095)，字存中，钱塘(今浙江杭州)人，北宋时期著名的科学家，他同时又是一位杰出的政治家和军事家。在天文学方面，在司天监期间，沈括为提高仪器的精度进行了大量工作，曾改制浑仪、浮漏和景表等天文仪器，撰《浑仪议》、《浮漏议》和《景表议》；亲自观测天象，绘制测定北极星位置的图二百多张；并曾在几年内坚持观测表影和漏壶的运行，由此提出了因太阳运动不均匀而引起的时差现象；在晚年，他提出一种全新的纯阴历《十二气历》，这种历法简单明了，便于指导农事。在物理学方面，沈括发现了地磁偏角的存在，比欧洲早四百多年。晚年，沈括定居润州(今江苏镇江)梦溪园潜心写作，将平生见闻和科学研究记载于《梦溪笔谈》之中。书中涉及科学条目二百多条，内容包括数学、天文、气象、地质、地理、物理、化学、冶金、水利、建筑、生物、农学和医药等许多领域，是世界科技史上的一份宝贵的遗产。为了纪念沈括的功绩，人们将小行星2027命名为“沈括小行星”。
第四位是郭守敬。郭守敬(1231～1316)，字若思，顺德邢台(今河北邢台)人，元朝天文学家、水利学家、数学家和仪表制造家。郭守敬和王恂、许衡等人，共同编制出我国古代最先进、施行最久的历法《授时历》。为了编历，他创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器仪表。他还在全国各地设立二十七个观测站，进行了大规模的“四海测量”，测出的北极出地高度平均误差只有0.35；新测二十八宿距度，平均误差还不到5′；测定了黄赤交角新值，误差仅1′多；取回归年长度为365.2425日，与现今通行的公历值完全一致。郭守敬编撰的天文历法著作有《推步》、《立成》、《历议拟稿》、《仪象法式》、《上中下三历注式》和《修历源流》等十四种，共105卷。为纪念郭守敬的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“郭守敬环形山”，将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。
最后一位要介绍的是徐光启。徐光启(1562～1633)，字子光，号元扈，谥文定，上海徐家汇(今属上海市)人。他是明末著名的科学家，第一个把欧洲先进的科学知识，特别是天文学知识介绍到中国，可谓我国近代科学的先驱者。徐光启在数学、天文、历法、军事、测量、农业和水利等方面都有重要贡献。在天文历法上，徐光启介绍了古代托勒密旧地心说和以当时第谷的新地心说为代表的欧洲天文知识，会通当时的中西历法，主持编译了《崇祯历书》。在历书中，他引进了圆形地球的概念，明晰地介绍了地球经度和纬度的概念。他为中国天文界引进了星等的概念；根据第谷星表和中国传统星表，提供了第一个全天性星图，成为清代星表的基础；在计算方法上，徐光启引进了球面和平面三角学的准确公式，并首先作了视差、蒙气差和时差的订正。
《崇祯历书》的编纂对于我国古代历法的改革是一次飞跃性的突破，它奠定了我国近三百年历法的基础。徐光启的编历工作为中国天文学由古代向现代发展奠定了一定的思想理论和技术基础。
稍加注意就会发现，上面几位天文学家的工作在世界上绝对是第一流的，但是从16世纪到20世纪中期，中国的天文学整整停滞了四百年。建国后，老一辈天文学家的努力工作使我国的天文学研究有了很大的起色。我国现有天文台5个，它们是紫金山天文台、北京天文台、上海天文台、陕西天文台、云南天文台。另有观测站数个，如属于紫金山天文台的新疆观测站，属于北京天文台的天津观测站。
在这些天文台观测的基础上，中国的天文学研究获得了一定程度的发展。但是，应该认识到的是，我国天文学与世界先进国家还有相当大的差距。这就需要更多人积极投入天文学研究中去，为我国天文学发展作贡献。