《史記·秦始皇本紀》記載：“秦始皇七年，彗星先出東方，見北方，五月見西方……彗星復見西方十六日。”這是各國學者公認的世界上最早的哈雷彗星記錄。秦始皇七年為公元前240年。從那次起到1910年，哈雷彗星***回歸了29次，在我國史記和地方誌中都有記錄。
實際上，我國典籍中還有更早的哈雷彗星記錄。如《春秋》、《左傳》、《史記》、《文獻通考》等著名歷史典籍中，都有魯文公十四年秋七月，有星孛於北鬥的記載。魯文公十四年是公元前613年。不少中外學者把這次記錄也看成是哈雷彗星最早的壹次回歸記錄。
甘德，戰國時楚國人。經過長期的天象觀測，甘德與石申各自寫出壹部天文學著作。後人把這兩部著作結合起來，稱為《甘石星經》，是現存世界上最早的天文學著作。書裏記錄了八百顆恒星的名字，其中壹百二十壹顆恒星的位置已被測定，是世界最早的恒星表。書裏還記錄了木、火、土、金、水等五大行星的運行情況，並指出了它們出沒的規律。
甘德 戰國時楚國人。生卒年不詳，大約生活於公元前4世紀中期。著名天文學家，他著有《天文星占》8卷、《歲星經》等，這些著作的內容多已失傳，僅有部分文字為《唐開元占經》等典籍引錄，從中可以窺知他在恒星區劃命名、行星觀測與研究等方面有所貢獻。他和石申夫等人都建立了各不相同的全天恒星區劃命名系統，其方法是依次給出某星官的名稱與星數，再指出該星官與另壹星官的相對位置，從而對全天恒星的分布、位置等予以定性的描述。
石申，生卒年待考。壹名石申夫,戰國時代魏國天文學、占星學家，是名字在月球背面的環形山被命名的中國人之壹。著有《天文》八卷(西漢以後此書被尊為《石氏星經》)、《渾天圖》等。
三國時陳卓總結甘德、石申夫和巫鹹三家星，得到我國古代經典的283星官1464星的星官系統，其中取用甘氏星官者146座(包括28宿在內)，可見甘德對全天恒星區劃命名的工作對後世產生了很大的影響。有跡象表明，甘德還曾對若幹恒星的位置進行過定量的測量，可惜其結果大多湮沒不存。甘德對行星運動進行了長期的觀測和定量的研究。他發現了火星和金星的逆行現象，他指出“去而復還為勾”，“再勾為巳”，把行星從順行到逆行、再到順行的視運動軌跡十分形象地描述為“巳”字形。甘德還建立了行星會合周期(接連兩次晨見東方的時間間距)的概念，並且測得木星、金星和水星會合周期值分別為：400日(應為398.9日)、587.25日(應為583.9日)和136日(應為115.9日)。他還給出木星和水星在壹個會合周期內見、伏的日數，更給出金星在壹個會合周期內順行、逆行和伏的日數，而且指出在不同的會合周期中金星順行、逆行和伏的日數可能在壹定幅度內變化的現象。
雖然甘德的這些定量描述還比較粗疏，但它們卻為後世傳統的行星位置計算法奠定了基石。依據《唐開元占經》引錄甘德論及木星時所說“若有小赤星附於其側”等語，有人認為甘德在伽利略之前近兩千年就已經用肉眼觀測到木星的最亮的衛星——木衛二。若慮及甘德著有關於木星的專著——《歲星經》，是當時認真觀測木星和研究木星的名家，且木衛二在壹定的條件下確有可能憑肉眼觀測到，則這壹推測大約是可信的。甘德還以占星家聞名，是在當時和對後世都產生重大影響的甘氏占星流派的創始人，他的天文學貢獻同其占星活動是相輔相成的。
漢武帝時，天文學家制定出中國第壹部較完整的歷書《太初歷》，開始以正月為歲首。
世界上最早的太陽黑子的記錄是中國公元前140年前後成書的《淮南子》中記載的。《漢書·五行誌》中對前28年出現的黑子記載則更為詳盡。
唐朝傑出的天文學家僧壹行制訂的《大衍歷》比較準確的反映了太陽運行的規律，系統周密，表明中國古代歷法體系的成熟。並且壹行還是世界上用科學方法實測地球子午線長度的創始人。
元朝的天文學家郭守敬創制了簡儀和高表等近21件天文觀測儀器，他主持編定的《授時歷》，壹年的周期與現行公歷基本相同，但問世比現行公歷早300年。
商朝時期的幹支紀日法是世界上延續至今的最長的紀日方法。
張衡是東漢中期渾天說的代表人物之壹；他指出月球本身並不發光，月光其實是日光的反射；他還正確地解釋了月食的成因，並且認識到宇宙的無限性和行星運動的快慢與距離地球遠近的關系。觀測記錄了兩千五百顆恒星，創制了世界上第壹架能比較準確地表演天象的漏水轉渾天儀，第壹架測試地震的儀器——候風地動儀，還制造出了指南車、自動記裏鼓車、飛行數裏的木鳥等等。張衡***著有科學、哲學和文學著作三十二篇，其中天文著作有《靈憲》和《靈憲圖》等。為了紀念張衡的功績，人們將月球背面的壹個環形山命名為“張衡環形山”，將小行星1802命名為“張衡星”
1973年，在湖南長沙馬王堆三號漢墓中出土的帛書《五星占》，是我國現存最早的天文學專著。 《五星占》約8000字，原無篇名，是整理者根據內容加上的。它保存了戰國時甘德和石申二人天文著作的壹部分，其中甘氏的更多。五星，即水星、金星、火星、木星和土星。《五星占》詳細記載了這五大行星的運行情況。尤其重要的是，書中列有從秦始皇元年到漢文帝三年（公元前246-公元前177年）約70年間木星、土星和金星在天空中運行的位置，以及其它壹些相關的內容。它所載的金星的會合周期為584.4日，比今測值583.92日只大0.48日；土星的會合周期為377日，比今測值只小1.09日；土星的恒星周期為30年，比今測值29.46年大0.54年；木星的會合周期為395.44日，比今測值小3.44日；木星的恒星周期為12年，比今測值大0.14年。這些數值的精度與現代的精確值己經接近了。
我國古代對著名的流星雨，如天琴座、英仙座、獅遼倬陀 10次，英仙座的至少也有12次。獅子座流星雨由於1833年的盛大"表演"而特別出名。從公元902～1833年，我國以及歐洲和阿拉伯等國家，總***記錄了13次獅子座流星雨的出現，其中我國占7次，最早的壹次是在公元931年10月21日，是世界上的第二次流星雨紀事。從公元前7世紀算起，我國古代至少有180次以上的這類流星雨記錄。
還有天氣、氣象的記載，如下：
夏（公元前22世紀～公元前17世紀）已經推斷出春分、秋分、夏至、冬至。著作記載：東夷石刻連雲港將軍崖巖畫中有與社石相關的正南北線。
商（公元前17世紀～公元前11世紀）關註不同天氣的不同現象。著作記載：甲骨文中有關於風、雲、虹、雨、雪、雷等天氣現象的記載和描述。
西周（公元前11世紀～公元前8世紀）用土圭定方位，並且知道各種氣象狀況反常與否，均會對農牧業生產造成影響。著作記載：《詩經?幽風?七月》，記載了天氣和氣候諺語，有關於物候的現象和知識；《夏小正》，我國最早的物候學著作。
春秋（公元前770年～公元前476年）秦人醫和開始將天氣因素看做疾病的外因； 曾參用陰陽學說解釋風、雷、霧、雨、露、霰等天氣現象的成因。管仲提出了齊國三十節氣的劃分。著作記載：《春秋》，將天氣反常列入史事記載；《孫子兵法》，將天時列為影響軍事勝負的五個重要因素之壹；《易經?說卦傳》，指出“天地水火風雷山澤”八卦代表自然物。
戰國（公元前475年～公元前222年）重視氣象條件在作戰中的運用。莊周提出風的形成來自於空氣流動的影響，並提到日光和風可以使水蒸發。著作記載：《黃帝內經?素問》，詳細說明了氣候、季節等與養生和疾病治療間的關系。
秦（公元前221年～公元前206年）形成相關的法律制度，各地必須向中央朝廷匯報雨情，以及受雨澤或遭遇氣象災害的天地面積。著作記載：：《呂氏春秋》，將雲分為“山雲、水雲、旱雲、雨雲”四類。
漢（公元前206年～公元219年）列出了與現代名稱相同的二十四節氣名，並且出現了測定風向及其他天氣情況的儀器。董仲舒指出了雨滴的大小疏密與風的吹碰程度有關。著作記載：王充《論衡》，指出雷電的形成與太陽熱力、季節有關，雷為爆炸所起；應劭《風俗通義》，提出梅雨、信風等名稱。
三國（公元220年～公元280年）進壹步掌握了節氣與太陽運行的關系。著作記載：趙君卿註《周髀算經》，介紹了“七衡六間圖”，從理論上說明了24節氣與太陽運行的關系。
晉（公元281年～公元419年）“相風木鳥”及測定風向的儀器盛行。東晉姜芨指出貼近地面的遊氣在星體上升時，能使星間視距變小，並使晨夕日色發紅。著作記載：周處《風土記》提出梅雨概念。
南北朝（公元420年～公元589年）不僅了解了氣候對農業生產的影響，還開始探索利用不同的氣候條件促進農業生產。著作記載：：北魏賈思勰《齊民要術》，充分探討了氣象對農業的影響，並提出了用熏煙防霜及用積雪殺蟲保墑的辦法；北魏《正光歷》，將72氣候列入歷書；沈懷遠《南越誌》，提到臺風；南朝梁宗懍《荊楚歲時記》，提出冬季“九九”為壹年裏最冷的時期。
隋唐及五代（公元581年～公元959年）唐醫學家王冰，根據地域對我國的氣候進行了區域劃分，這是世界上最早提出氣溫水平梯度概念的。莘七娘發明了後代作為軍事訊號的“孔明燈”。著作記載：杜臺卿《玉燭寶典》，摘錄了隋以前各書所載節氣、政令、農事、風土、典故等，保存了不少農業氣象佚文；李淳風《乙已占》，載有測風儀的構造、安裝及用法。
宋元（公元960年～公元1367年）對於氣象的認識更為豐富和詳細，在雨雪的預測及測算方面更為精確。著作記載：沈括《夢溪筆談》，涉及有關氣象的如峨眉寶光、閃電、雷斧、虹、登洲海市、羊角旋風、竹化石、瓦霜作畫、雹之形狀、行舟之法、垂直氣候帶、天氣預報等；秦九韶《數書九章》，列有四道測雨雪的算式，說明如何測算平地雨雪的深度。
明（公元1368年～公元1643年）明朝末年，隨著傳教士的介入，西方氣象學研究成果進入中國，與國內氣象學研究開始交融。著作記載：熊明遇《格致草》，根據西洋科學原理，辨析了自然界變化與歷史上所載的災異及風、雲、雷、雨諸氣象現象之間的關系，他所設計的《日火下降、氣上升圖》，系統地說明對流天氣的形成。
清（公元1644年～公元1911年）中西氣象科學融為壹爐。著作記載：譯著《測候叢談》，采用“日心說”，全面介紹了太陽輻射使地面變熱以及海風、陸風、臺風、哈得來環流、大氣潮、霜露雲霧雨雪雹雷、平均值及年、日較差計算法、大氣光象等大氣現象和氣象學理論。
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