观察星象是人类从未停止的活动。最初给星系、星座和行星命名，也大多使用神的名字。中外皆然，不足为奇。中国在观测仪器的设计制造方面，曾经长时期领先其他的民族国家，宋代也不输于前人。仁宗朝苏颂（1020 ～ 1101）等人奉敕制作的“水运仪象台”就以其活动式屋顶蜚声后世，亦是现代天文台开合式观测屋顶的始祖；今存苏州碑刻博物馆的“石刻星图”（1193 年绘制，1247 年勒石）原是给年轻的宋宁宗普及天文学知识的。上面至今能够辨认的星仍有 1434 颗，而欧洲天文学家直到十五世纪才绘制出1022 颗的星图。
计算和预测的成果通常是以历法形式出现的。我国自夏以来，纪历主要参照月亮，故谓“阴历”（或“夏历”）；而实用性主要在于农业，故后亦称“农历”。简言之，以今日之天文学看来，律历制定的困难主要在于太阳视运动绕地球一周（回归年）的平均值为 365.2422 日，而月亮圆缺一次（朔望月，或称太阴月）只有 29.530588 天，12 个月则是 354.367056 天，比回归年少了 10.875144 天。所以每隔三年例设“闰月”，以平衡太阳和月亮闹的这点小别扭，不免截长补短，化零为整。如果事止于此，还是个麻烦的算术问题，有足够的耐心和细心就能搞熨帖。问题在于不能瞎补，得保证阴阳“合朔”在初一，还要分配妥当二十四个节气，以应农时，这就复杂得多得多了。南朝之道家天文学家祖冲之（429 ～ 500）在《大明历》中引进了“交点月”，首先应用了“岁差”的方法。把日食作为观测“合朔”的时机，并以此作为校验律历的标准，被认为是一个天文学上的创举，也大幅度提高了日食预报的准确度。但是误差总是积小成大的，到了盛唐时用初唐《麟德律》观测日食就已经屡次不合，遂在开元九年（721）命西域密宗“开元三大士”善无畏和不空的大弟子僧一行（张燧）［90］制定了《大衍历》。实地观测比较的结果，《麟德律》符合之十之三四，而《大衍律》符合者十之七八。从此历法又相对稳定了一段时期。