Les débuts de l'astronomie chinoise se confondent avec ceux de l'écriture. La promulgation d'un calendrier, privilège du souverain, a pour fonction d'harmoniser les rythmes de la société humaine avec ceux du cosmos et d'assurer le déroulement des rites en temps opportun. D'abord confondue avec celle d'historiographe, cette tâche est ensuite dévolue à des spécialistes appartenant à la bureaucratie.
Outre le calcul du calendrier, leur travail comprend l'observation des phénomènes célestes, dont les irrégularités (éclipses, comètes, novae..) reflètent des menaces à l'encontre de l'ordre dynastique, et la garde du temps, assurée à l'aide de clepsydres.
La question du modèle cosmologique s'est peu à peu dissociée du travail des astronomes : le calendrier chinois, luni-solaire, pose avant tout un problème de combinaison entre plusieurs cycles astronomiques. Ce problème était résolu par l'ajout d'un mois intercalaire à certaines années. Le comptage des jours et des années s'effectuait suivant un cycle sexagésimal, en utilisant comme repère les règnes des empereurs ; il n'y a pas dans ce système d'origine "absolue", comme l'année de la naissance du Christ de notre calendrier.
Le ciel était divisé en douze zones correspondant aux signes du zodiaque ; vingt-huit constellations, les "maisons célestes" servaient à repérer les positions des étoiles, établie dans le système de coordonnées équatoriales. Les observations ainsi notées se sont transmises sur plus de trois millénaires ; on sait ainsi que les taches solaires ont été observées en Chine dès le IVe siècle avant JC.
Conduites avec des instruments de plus en plus précis et élaborés, ces observations ont été l'une des causes des fréquentes réformes du calendrier : lorsque les observateurs contredisaient les prédictions, on révisait les constantes astronomiques.
