《史記》天官書，重星(參照物多)不重日(只有地上，日出前，日落後有參照物)月(只能參照各星)。日食為日月相互為參照物
《天官書》將星空劃分成三垣二十八宿。三垣指紫薇垣、太薇垣及天市垣。紫微垣為三垣的中垣，位於北天中央位置，故稱中宮，以北極為中樞。有十五星，分為左垣與右垣兩列。古人認為，紫微垣內是天帝居住的地方，是皇帝內院，除了皇帝之外，皇后、太子、宮女都在此居住。太微垣，又名天庭，是政府的意思，在東方蒼龍之東北，古人認為這裡是貴族及大臣們居住的地方。天市垣，為三垣的下垣，是天上的市集，是平民百姓居住的地方。
北斗（西方稱之為大熊星座）由天樞、天璇、天璣、天權等七星組成。其形狀好像舀酒的鬥，前面四個星組成鬥身，後面三個星組成斗柄。《天官書》曰：“鬥為帝車，運於中央，臨制四鄉。分陰陽，建四時，均五行，移節度，定諸紀，皆繫於鬥。”由北斗天樞和天璇二星放五倍的距離可以找到北極星。北斗星在不同的季節和夜晚不同的時間出現在天空不同的方位，看起來是繞著北極星轉動，所以根據初昏時斗柄所指的方向可以確認季節。
二十八宿實際上是為比較日、月、五星的運動而選擇的觀測時的參照物。二十八宿以北斗斗柄所指的角宿為起點，自東向西排列。《天官書》用
東宮蒼龍、南宮朱鳥、西宮咸池、北宮玄武
的順序排序。東方蒼龍七宿為角、亢、氐、房、心、尾、箕，計有四十六個星座，三百餘顆星，組成的形象好似一條蒼龍。南方朱雀七宿是井、鬼、柳、星、張、翼、軫，計有四十二個星座，五百多顆星，它的形象是一隻展翅飛翔的朱雀。西方白虎七宿為奎、婁、胃、昴、畢、觜、參，計有五十四個星座，七百餘顆星，它們組成了白虎圖案。在《天官書》裡，北方玄武七宿為鬥、牛、女、虛、危、室、壁，共六十五個星座，八百餘顆星。它們組成了蛇與龜合體的形象，故稱為玄武七宿。
《天官書》記載五星次序是歲星、熒惑、填星、太白、辰星。木星，古代也將木星稱為歲星，又稱為攝提、重華、應星、經星、紀星。歲星是五星中最大的行星，古人用歲星來計時紀年，歲星圍繞太陽公轉一週為大約十二年，所以被稱為歲星。歲星被認為是一顆吉祥的星。哪個國家的上空出現歲星，那麼這個國家將來就會國泰民安、五穀豐登、風調雨順。火星，也被稱為熒惑，中國古代火星被看作是一個不吉祥的星。《天官書》雲：“熒惑為勃亂，殘賊、疾、喪、飢、兵”，熒，微弱的光亮；惑，迷惑。在古代天文學家的認知中，熒惑星在“天官”中是執法之官。當天下無道之時，哪個國家的星空之上出現熒惑星，那麼這個國家就將會有災禍降臨。土星，也被稱為鎮星，土星公轉週期29。5年，近似為28年，每約二十八年繞天一週，每年進入二十八宿中的一宿，叫歲鎮一宿，故名鎮星，也寫作填星。古人認為鎮星與歲星一樣是一顆吉祥的星辰，“鎮星主德”。《天官書》曰：“歲填一宿，其所居國吉。”“其居久，其國福厚；易，福薄。”金星又稱太白金星，它介於水星和地球之間，是近日的第二行星。在地球上觀測金星，其亮度可與燭火媲美，其光芒銀白。因為金星是內行星，執行比地球快。有時太陽還沒有出地平線，它已比太陽先出，因此能在早晨看到。因為它一出現，天就要亮了，所以叫啟明星。有時太陽已經下山了，金星還出現在西方天空上，所以能在黃昏看到。這時的金星叫長庚。
水星，不容易觀測，只有日出或日落時才有可能被觀測到。觀測時，水星總在太陽兩邊擺動，但最大不會遠離太陽30度(30天為一月也是在日出前和日落後測地月日連成直線定的，27天是月亮繞日一週)。
古人把整個周天360度分為十二辰，每辰30度，水星又被稱為辰星。
《天官書》對日、月的記述最為簡略，
日只講了暈、虹與食，而且偏重於占卜。《天官書》對異星的考察，主要有國皇星、昭明星、五殘星、大賊星、司危星、獄漢星、四填星、天狗星、格澤星、長庚星等，對這些星的變異進行判定，比如，長庚星如同一匹布掛在天上，此星出現，預示有兵興起；再如，國皇星出現，象徵對應的地區有兵興起，而且兵勢強盛，對於兵所向的一方不利。《天官書》對雲氣的瞻望，也有占驗的成分。它認為，凡是望雲氣，若仰面才能望見，雲氣距人不過三四百里；若平望過去，見雲氣在樹梢之間，相距大約千餘里到兩千裡；若登高而望，才能見到雲氣與地相連，距人約有三千里遠近。雲氣形狀，上邊如同獸類的，吉利。
《天官書》最後部分是總論天象與應驗，這部分以太史公自序，推求天象變化而給人事帶來的變動，這裡面所謂的判定，既有合理的成分，也有一部分是牽強附會。
中國傳統文化強調“天道”與“人道”、“自然”與“人事”的相通，實際上，中國天文學最強大的研究動機就來自“天人合一”的理念。
中國古代天文學傳遞“天人合一”理念，一個重要表現就是提出一種所謂的“分野”理論。所謂“分野”，就是將地面上的州、國、區域等與天上的星辰相對應來判斷地上所配州國的吉凶禍福；《天官書》說：“自初生民以來，世主曷嘗不歷日月星辰？及至五家、三代，紹而明之，內冠帶，外夷狄，分中國為十有二州，仰則觀象於天，俯則法類於地。天則有日月，地則有陰陽。天有五星，地有五行。天則有列宿，地則有州域。”還說：“二十八舍主十二州，鬥秉兼之，所從來久矣。”《晉書·天文志》，把二十八宿這樣分野：東方蒼龍的角、亢、氐、房、心、尾、箕，對應於兗州、豫州、幽州。北方玄武的鬥、牛、女、虛、危、室、壁，對應於揚州、青州、幷州。西方白虎的奎、婁、胃、昴、畢、觜、參，對應于徐州、冀州、益州。南方朱雀的井、鬼、柳、星、張、翼、軫，對應於雍州、荊州等。《明史·天文志》還曰：“鬥宿三度至女宿一度”，是星紀的星次。直接隸屬所屬的應天、太平、寧國、鎮江、池州、徽州、常州、蘇州、松江九府，以及廣德州，屬於鬥宿的分野。鳳陽府的壽、滁、六安三州，泗州的盱眙、天長二縣，揚州府的高郵、通、泰三州，廬州府的無為州，安慶府的和州，都是鬥宿的分野。可見，《明史》明確告訴我們，鬥宿分野在江淮。
透過所謂的“天人應驗”來敲響警鐘。《史記·天官書》以及後來諸史天文志都認為，凡天文在圖文典籍中記載，明白可知的恆星及經常出現的星，主管它們的內外星官共一百一十八名，總數七百八十三星，它們都是州、國、官、宮及物類的徵象。彗星、孛星、飛星、流星的出現，日月或交食或薄食，月暈的形狀或重環或全環或半環或背向太陽或耳狀或有霓虹變幻，出現迅雷、疾風、怪雲、變氣的現象，這些都是陰陽的精魄所現，它的根本是生於地上，僅是表現在天象上罷了。政失於此，則變現於彼，有如影隨形之驗。這是大自然給予我們的訊號，我們必須順應天道，時刻警醒。
天象是客觀的，但是對天象的解釋卻帶有主觀色彩。《天官書》及諸史天文志都有大量的所謂天人應驗，體現了強烈的忠告意識與責任擔當。比如，《天官書》曰：“秦始皇之時，十五年彗星四見，久者八十日，長或竟天。其後秦遂以兵滅六王，並中國，外攘四夷，死人如亂麻，因以張楚並起，三十年之間兵相駘藉，不可勝數。自蚩尤以來，未嘗若斯也。······漢之興，五星聚於東井。平城之圍，月暈參、畢七重。諸呂作亂，日蝕，晝晦。吳楚七國叛逆，彗星數丈，天狗過樑野；及兵起，遂伏屍流血其下。·····由是觀之，未有不先形見而應隨之者也。”這些所謂“天人應驗”事例，的確起到了一些警告作用，起到了抑制統治階級肆意妄為的作用。
五、探索四季季節變化與農業豐年
《周易》之《賁卦》《彖》辭曰：“剛柔交錯，天文也；文明以止，人文也。觀乎天文，以察時變，觀乎人文，以化成天下”］。這就是要求，觀察天地執行的規律，以認知時節的變化。中國作為世界文明古國之一，是最早進入農耕文明的國家之一。農業生產強調認準農事季節，自然要精勤地觀測天象。古人利用北斗斗柄指向確定春夏秋冬四季。《夏小正》被認為是夏代曆書，其所載，正月斗柄懸在下，六月初昏斗柄正在上。由此可知早在夏代時就用北斗星的指向確定正月和六月。戰國時代的《鶡冠子·環流》講得更清楚，斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。西漢初年的《淮南子·天文訓》則說：“帝張四維，運之以鬥，月徙一辰，復反其所。正指寅，十二月指醜，一歲而匝，終而復始。”可見西漢初年已經將北斗定季節的方法，發展到以斗柄指向寅卯等十二方位確定十二個月了。《史記·天官書》進一步總結說：“分陰陽，建四時，均五行，移節度，定諸紀”。古人把天象的變化和農業興衰緊密聯絡在一起，以太陽出沒和月亮盈虧的週期定出日月，如晝夜交替為一日，月相變化一輪為一月。以朔望月為單位的歷法是陰曆，以太陽年為單位的歷法是陽曆。中國古代的歷法不是純陰曆，而是陰陽合曆。一年有春夏秋冬四時。《淮南子·天文訓》在原有成果基礎上第一次系統地完整地提出了二十四節氣，這是中國古代人民的一項偉大發明創造，對我國以農為主的農耕國家的興旺與發展起到了重大作用。
在古代，曆法是人民生存的指南，上到天子，下到百姓，都強調不失農時、不違農時。為了農業豐收，人們勤於觀察、預測氣象與水旱。在農業生產興衰預測中，古人特別看重歲星即木星。《史記·天官書》中提到的攝提、重華、應星、紀星等，都是歲星的別名。古人認為，在每十二年中，有大豐年兩年，豐年四年，饑年四年，旱年一年，大旱年一年。《淮南子·天文訓》中記載道，“歲星之所居，五穀豐昌。其對為衝，歲乃有殃······故三歲而一飢，六歲而一衰，十二歲一康。”歲星正常執行到某某星宿，與之相配的州國就會五穀豐登，而熒惑執行到某一星宿，這個地區就會有災禍等。《天官書》還認為，大凡測候年歲的豐歉美惡，最重歲始。歲始或指冬至節、或指臘祭的第二天、或指正月初一的黎明、或指立春節，這些都是候歲的重要日子。
六、創造了中華民族獨特的歷史紀年方法
為了觀測太陽、月亮、五大行星的位置和運動，在我國古代，還有一種把黃、赤道帶自西向東劃分為12個部分，稱為12次的天空區劃方法。12次名稱分別就是：星紀、玄枵、鯫訾、降婁、大梁、實沈、鶉首、鶉火、鶉尾、壽星、大火、析木。12次是用來記述歲星的位置的。古代把木星圍繞恆星的週期定為12年，所以一般認為12次的創立是源於對木星的觀測。用12次的紀年法被稱為歲星紀年法。在《史記·天官書》《史記·曆書》漢書·天文志》《漢書·律曆志》《後漢書·律曆志》等史書裡，都可以看到歲星紀年的方法。
科學分劃十二辰。我國古代很早就使用干支計時。而將12個地支應用於天空區劃，就是十二辰，當星宿到達南中天時，十二辰與地平方位的十二支完全對應上，其中正東為卯，正南為午，正西為酉，正北為子。這種方位表示法，至今仍在使用，如把正北到正南經過天頂的大圓稱為子午線。同時，我們還用太陽與這種方位的關係來表示時間，比如，日出時為卯時，太陽當頭照時為午時，日沒時為酉時等。
十二辰的順序與十二次正相反，這個順序在應用上並不方便。古人設想一個假歲星，叫太歲，讓它由東向西，仍用子醜寅卯十二辰，於是從寅開始，寅在析木（歲在星紀），卯在大火（歲在玄枵）等，又為十二辰造了一些別名。當歲星和太歲的初始位置關係規定後，就可以從任何一年歲星的位置推出太歲所在的辰，因而就能以十二辰的順序來紀年。由於木星繞天一週，實際上不是十二年，而是11。86年，所以每隔八十二年就會有一個星次的誤差，叫作“超辰”。由於超辰，漢以後的歲星紀年法逐漸誤差越來越大，與實際情況不同，漢太初以後，歲星紀年法與後世的干支紀年法相連線，到東漢改用《四分曆》時，廢止了歲星紀年法，採用干支紀年法。
七、勘查環境、敬授民時與預測未來
為了周密地考察、瞭解自然環境，順應自然，創造人與自然和諧共生的生存環境，中國人在觀察天時、星象的變化時而衍生的歷法與考察環境，形成了自己獨特的科學，實際上也就是把星象學、氣象學、地理學、建築學、生態學以及人體生命資訊學等多學科，綜合到一起的一門自然科學，不能簡單地視為封建迷信。
《史記·天官書》曰：“日變修德，月變省刑，星變結和。······太上修德，其次修政，其次修救，其次修禳，正下無之。夫常星之變希見，而三光之佔亟用。日月暈適，雲風，此天之客氣，其發見亦有六運。然其與政事俯仰，最近天人之符。此五者，天之感動。為天數者，必通三五。終始古令，深觀時變，察其精粗，則天官備矣。” 這與《易經·繫辭上傳》的“天垂象，見吉凶，聖人象之” 的思想相一致。中國人在重大建築的選址、規劃、設計、營建、時間等方面，仰觀於天，俯察於地，上應天象，下造地形。把太陽、月球及太陽系各行星的執行週期路線位置及光象，把二十八星宿、區域及其光象，把太陽黑子、日食、月食、彗星、流星、新星等變異情況統統考慮進去，這是非常有科學道理的。古人認為，一個好的山水環境要求“玄武垂頭，朱雀翔舞，青龍蜿蜒，白虎馴俯”，就是說，背後的山峰要垂頭，前方的山峰要起舞，左邊的山峰要連綿不絕，右邊的山峰要伏順。還認為，住房左邊有流水，也即為青龍，右邊有道路，也可看作白虎；前面有水池，即為朱雀；北面有丘陵，即為玄武。這樣的住宅就可以藏風聚氣，納福聚財、富貴無比了。觀山形，也要觀水勢，有山無水休尋地，山水之法，得水為上等等。良好的生態環境就是，紫氣如蓋，蒼煙若浮，雲蒸靄靄，四時彌留，皮無崩蝕，草木繁茂，流泉甘冽等，如此，即達到天地人合一的境界。
普通百姓也需要天文學。司馬遷在《天官書》的《太史公自序》裡也說：“在天成象，有同影響。觀文察變，其來自往。天官既書，太史攸掌。雲物必記，星辰可仰。”在《史記·曆書》裡也曰：“明時正度，則陰陽調，風雨節，茂氣至，民無夭疫。”這些都強調“順時敬時”的重要性。事情的成敗定於天時、地利、人和，而“天時”就是由天象所指示的恰當時機。在傳統社會里，老百姓在做大事之前，都要選擇“黃道吉日”。老皇曆就是由歷代天文學家們，為老百姓編制的日常曆書。這些曆書在歷譜的基礎上，增加了各種判別吉凶禍福的歷注，增加了宜和忌的規定，實際上成了老百姓的“日常生活指南”。
中國古代天文知識構成了中國數術理論基礎，中國數術來自天文現象，古代天文學說對於中國數術包括風水、地理、命理、占卜等，都有很大的影響。中國古代天文學本質上就是天空博物學、星象解釋學。從本質上來看，中國術數理論和“河圖”“洛書”“周易”“八卦”“太極”等，都是來源於史前文明，也與觀測天象有關。古人常用天象來預測禍福。
