從中國古代文明確立之時起，天學就一直被天子所壟斷，是皇家的禁臠。據《國語》 《山海經》等古書記載，在遠古的少嗥氏時代，天下混亂，人與神都混雜不分，人人都搞起與上天溝通交往的巫術，於是顓頊帝採取斷然措施，命令專門官員掌管天地之事，這就是所謂的"絕地通天"的傳說。其最主要的意義是斷絕了平民與上天交通的權利，這種權利從此以後就由天子壟斷起來，只能由王家的專職巫覡去施行。。。
專職天學機構及其日常工作
既然天學為天子壟斷，很自然，天學機構及其直接象徵觀象台（類似於現代的天文台，當然用處不一樣）也為皇家獨占，其他任何地方政權或個人都不能建立，否則就是"犯上作亂"的行為，用現在的話來說就是犯法。但在中國古代歷史上，可以找到一個例外，即北齊的張子信，他可能趁中原長期戰亂時在海島上建立過一個小型天文台，並取得了重要成果。這或許是中國古代唯一可與西方私人天文台相媲美的例子。歷代天學機構名稱及主要負責人官名變動沿革如下：
秦 太史令
西漢 太史公 太史令
東漢 太史令
魏晉南北朝 太史局；太史
隋 太史曹 太史監；太史令
唐 太史局 渾天監 渾儀監 太史監 司天台；太史局令 渾天監 太史監 司天台監。824人
宋 司天監 太史局 天文院；司天監 太史局令
遼 司天監；太史令
金 司天台；提點 司天監
元 司天監 回回司天監 太史院；提點 司天監 太史院史。259人
明 欽天監；太史令 監正。41-23人
清 欽天監；監正。154人
與現代社會中天文學家的身份截然不同，古代皇家天學機構的負責人及其屬吏都是政府官員；天學機構則是中央政府的一個部門，通常在地方上沒有常設的下屬機構和人員。有時為了特殊的觀測任務，則委派臨時人員，元明兩代例外。不過這個部門在理論上的品級卻一直不太高，最高時在唐代，曾達到三級左右，最低時在五品左右。天學機構的工作人員主要有三個來源：一是世襲的天學官員，二是從社會上招集，三是本身的專門培訓。
天學機構的主要工作如下：首先是天象的觀測記錄，內容有恆星位置的測定，並編製成星表或繪製為星圖；日月食和掩星觀測；行星在恆星背景下的視運動狀況；異常天象的觀測記錄，包括彗星新星流星太陽黑子等。對其中的某些天象還要有選擇地向皇帝匯報。其次是觀天儀器的研製和管理。三是修訂曆法，編算曆書歷譜並印製頒發。
觀測手段與研習——天學儀器與典籍
天學儀器的出現是天文學走向定量化的必然結果，只有藉助於天學儀器才能精確定量地測定各種天文數據。中國古代的天學儀器大致可分為三類：圭表、漏刻和儀象。其中渾儀、渾象兩類是古代渾天家測侯和演示天象的基本儀器。
渾儀是測量天體位置的赤道式儀器，歷代製作各不相同，但基本上是由許多同心圓環組成，中有窺管。測量天體位置是古代天學事務中最為重要的基礎性工作，因此，歷代對渾儀的製作均是竭盡所能。渾儀何時發明，目前尚難斷定。史籍中最早明確記載渾儀製作的是西漢的落下閎，隨後東漢賈逵、張衡，東晉孔挺，唐代李淳風、一行，北宋沈括、蘇頌等均對渾儀作過不同程度的改進，使它有利於實際觀測。而元代郭守敬的簡儀則是對渾儀革新的產物。
圭表是一種既簡單又重要的測天儀器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至日所在，並進而確定回歸年長度，此外，通過觀測表影的變化可確定方向和節氣。
漏刻是古代的一種計時工具，漏是指計時用的漏壺，刻是指劃分一天的時間單位，它通過漏壺的浮箭來計量一晝夜的時刻。漏刻的計時方法可分為兩類：泄水型和受水型。漏刻是一種獨立的計時系統，只藉助水的運動。漏壺的改進是個技術性問題，但更關心這個問題的是古代的天學家，如張衡、沈括等都對漏壺的改進有過貢獻。因為除日常生活中需要準確的時間計量外，天文曆法中更要求有精確的時間計量系統。
渾象是古代渾天家用來演示天球周日運動的儀器，類似於現代的天球儀。基本結構是一個圓球，在球面上有星辰和黃道、赤道等。漢耿壽昌、張衡，三國吳陸績和王蕃等製作過機械轉動的渾象，最有名的當屬唐僧一行和梁令瓚的開元水運渾天、北宋張思訓的"太平渾儀"和蘇頌等的元佑渾天儀象（現在通稱為水運儀象台）。蘇頌曾把整個儀象台的結構、部件的形狀、尺寸等寫成一份說明書《新儀象法要》 。
中國古代最系統、最完整、記載資料最豐富的天學典籍，當首推歷代官制中的天學三志：律曆志、天文志、五行志。其中有少數幾種官史中這三志的名稱稍有變化，但其所述內容仍與傳統相符。五行志專述該朝災異、祥瑞的情況，為各地災異、祥瑞報告的文獻匯總；律曆志是關於該朝律與歷的文獻匯總。天文志所記錄的是該朝發生的天文大事，天象記錄，以及對應的星占占辭等。此外，還有重要的星占著作如《開元占經》等，官修大型天學著作如《崇禎曆書》等，私家著述如明朱載育《聖壽萬年曆》等。
理論基礎——宇宙論與天學思想
《淮南子原道訓》註："四方上下曰宇，古往今來曰宙，以喻天地"。宇宙，一般當作天地萬物的總稱。宇宙學就是從整體的角度來研究宇宙的結構和演化。在中國古代，關於宇宙的結構，主要有三派學說，即蓋天說、渾天說和宣夜說，此外還有昕天論、穹天論、安天論等。
渾天說認為，天地具有蛋狀結構，地在中心，天在周圍。渾天說到底是何時由何人首次提出，現在已不得而知。但作為一種宇宙學說，它的產生和發展卻與一種實用的測天儀器——渾儀有著密切的關係，史籍所載明確的渾天說直到東漢張衡造渾天儀並作《渾天儀注》時才提出來。張衡的宇宙學說被後世天學家多次引用和發展，並成為中國古代絕大多數天學家公認和遵用的宇宙學說。中國古代天學家就是以《渾天儀注》中所描述宇宙模型，進行天文觀測和曆法推算的。以後歷代曆法推算方法上常有改進，但基本模型仍是少有變化。
蓋天說是比渾天說出現更早的一種宇宙說，可將其起源、發展的過程分成兩個階段。第一個階段為原始的形象化比喻的"天圓地方說"，沒有進一步關於天地結構的定量描述；第二階段以《周比算經》為基本綱領性文獻，提出了自成體系的定量化天地結構，基本假定是天地平行，其間相距八萬里。蓋天說家以此解釋天地結構和天體運行，並進行定量描述和計算。
宣夜說認為天是無限而空虛的，星辰就懸浮在空虛之中，自由自在地運行著。史籍中關於宣夜說的記載現在只找到兩條，其中一條還是斥責它"絕無師法"的。這種說法與現代宇宙論頗有形似之處，所以往往被作適當發揮之後，成為中國古代最先進的宇宙學說。然而，宣夜說認為日月星辰自由自在地運行，所以對它們的運行規律也就無從談起。這種對天體自由運行的誇大，使得宣夜說無隻字片言談到對天地結構的定量化描述，所以嚴格地講，宣夜說還不能稱作為一種宇宙學說。
上述三家之外，還有三國時吳太常姚信所在"昕天論"，東晉虞聳的"穹天論"，晉虞喜的"安天論"，都不能稱為嚴格的宇宙說，對後世也沒有產生什麼影響。只有渾天、蓋天兩說，是中國古代真正的宇宙學說，而且兩說各有合理成分，都沒有完全被拋棄。
在中國古代，蓋天、渾天之說，圭表、渾儀等器，以及天文曆法之操作規則，這些都是為著一個致用的目的——為王權服務。然而賦予這個致用目的以一種神秘、莊嚴、威嚴，以致人人相信它的有效性的，是古代深入人心的天學思想——天人合一。這裡的"天"是被用來指整個自然界，它在古代中國人心目中，並非象近代科學的"客觀性假定"中那樣是無意志、無情感、可認識的客體，而是一個有意志、有感情、無法徹底認識、只能順應其道、與之和睦共處的龐大而神秘的活物。它表現為兩個不同的層次：天地相通和天地對應。
數理天文學成就——曆法
中國古代曆法的主要研究內容是日、月及五大行星的運動規律。就此研究內容而言，稱中國古代曆法為中國古代數理天文學是恰當的。史籍所載中國古歷前後近一百部，其中獲得官方正式頒行的五十餘部。各部曆法在具體內容和治歷方法上有承襲，也有變革，綿綿兩千餘年，作述不息。令人嘆為觀止。要而言之，中國古代曆法的中心課題可以歸結為兩個：原理和數據。原理是指日、月、五星運動規律在曆法中得到的反映；數據是指曆法對日、月、五星運動的數值描述。曆法之疏與密主要從這兩個方面表現出來。
根據原理和數據這兩個要素，對中國古代曆法作縱向考察，可以按時間順序將其大致分為三個階段：（1）兩漢魏晉南北朝曆法；（2）隋唐兩宋曆法；（3）元明曆法。
傳說漢代以前有所謂的先秦古六歷，然而對它們的真偽，便是古人也早已懷疑。漢武帝時修的《太初曆》是中國古代有明文記載的第一部曆法，但已不傳。西漢末劉歆所作的《三統曆》是第一部被完整保留下來的曆法，但學者們認為它幾乎就是《太初曆》的翻版。 《後漢四分曆》雖經反覆修改，但並無實質變化。直至劉洪《乾象曆》 ，引入月亮視運動的不均勻性，算是一大進步。此歷並未頒行，至魏晉修歷時其先進方法被採用。南朝何承天《元嘉歷》在實測數據上有所改進。祖沖之所造《大明曆》則試圖從改變閏周和測定冬至點入手，提高曆法精度，但由於政治原因，其法不得施行。
隋張賓《開皇曆》依何承天之法，微加增損而已。而劉焯的《皇極曆》根據北齊張子信發現的太陽周年視運動和行星運動不均勻性，引進定氣；採用定朔、歲差；還運用先進的數學手段解決計算問題。所有這些先進的原理和方法的運用使得《皇極曆》成為一部具有里程碑意義上的曆法。同樣由於政治原因，其法不得施行。但時人稱其為精密。唐初《戊寅歷》和李淳風《麟德歷》雖然行用一時，但它們的成就均不出《皇極曆》的範圍。直至一行《大衍曆》，在對天體運動的理解、實測、計算技巧方面，都有重大革新，使得《大衍曆》成為中國古代曆法史上冠絕一時的好歷。南、北兩宋頒行的曆法共有十九部之多，然均無重大突破。
《大衍曆》之後，元代郭守敬等人的《授時曆》成為中國曆法史上的另一座高峰。經過前後數百年的努力，曆法所反映的天體運動規律，即治歷的基本原理已被古代天學家們大致掌握，欲使曆法有所改進，惟有在數據及其處理方法上下工夫，《授時曆》便是在這方面作出努力並獲得成功的典範。其基本數據全憑實測，打破古來治歷舊習，開創後世新法之源。明代遵用《大統歷》，其法沿用《授時曆》。
參考資料：http://www.astron.sh.cn/jiangzuo/paleoastro.html
