中國古代天文學在春秋戰國時期初步建立了獨立的天文學體系。在星體坐標系的建立、陰陽曆法的建立、宇宙結構與演化理論的形成等方面都取得了很大的進展。
春秋時期，為了觀察和研究各種天體現象以及太陽、月亮和五星在天空中的運動，人們對天空現象（恆星）有了較為準確的劃分，即恆星的分布。由此，豐富了「星官」的知識，形成了「三垣」、「四象」 、「二十八宿」的星坐標系。
「星官」在現代被稱為「星座」或「星」。為了了解星星，觀察天體現象，中國古代人把天空中相鄰的星星結合起來，分別命名為星官。星官的名字來自兩個方面：一是來自古人的生產和生活，以及神話和傳說，比如營室、壁、箕、畢、井、鬥。它們代表陽穀的房屋、牆壁、垃圾桶、捕兔的小網、水井和盛酒的容器等。像牽牛星和織女星這樣的名字來自於神話。此外，一些星官的名字是將階級階層的社會結構映射到星空的反映。例如，北極星附近的宮殿就是「太常居」。中心是皇星（小熊座β），周圍有許多星星，如太子（小熊座：γ）、正妃（勾陳一，小熊座a）等。還有對應帝車的北鬥七星和代表上將、次將、貴相、司命、司中和司祿的六星組成的作為天府的文昌宮等。據古代文獻統計，戰國前中國的星官約有38人，其中包括200多顆星，公元前2世紀司馬遷的《史記·天宮書》也有這樣的記載。在「天書」中，約有500顆恆星92座星官全部被系統地記錄下來。
中國古代最常見的恆星是三垣、四象和二十八宿，形成了中國古代的天文空間劃分體系。
這三垣即紫微垣、太微垣和天市垣的說法是在戰國時期或戰國之後形成的。三垣的每一垣都有東西兩藩的諸星圍成牆垣的樣子，所以就叫三垣。紫微垣是三垣的中垣，位居北天中心地位，故被稱為中宮或紫宮、紫垣等，意為皇宮；它約莫相當於當今所謂「恆見圈」的拱極星區，包含現代所說的小熊、大熊、天龍、獵犬、牧夫、英仙、仙王、仙后、武仙、鹿豹等星座。太微垣是三垣的上階地，位於北鬥星以南紫微垣的東北方向。常陳從北，明堂在南，從西到上臺，從東到上將。大致相當於處女座、后髮座、獅子座等星座的位置。太微是政府的意思。天市垣是三垣的下垣，在紫微垣的東南方向，北起七公，南至南海，西至巴蜀，東至吳越，大致相當於現在的蛇夫、巨蛇、武仙、天鷹等星座。天市的意思是「天子率諸侯幸都市」。
所謂「四象」(四獸、四維、四大洲)是指四種動物。中國古人的北極是極其中心的，周圍的天空分為東部、南部、西部和北部四個區域，伴隨著四種顏色：綠色、紅色、白色和黑色。根據星象在各個天空區域的分布輪廓，它類似於什麼種類的動物。在這個星象的命名時就以次動物命名，從而確定了天文四象。《十三經註疏》 說，四象即「前朱雀然後玄武，左青龍而右白虎。朱雀是鳳凰，玄武巖是烏龜。因此，這四象分別是東方蒼龍、南方朱雀、西部白虎、北方玄武(龜蛇)。古人創造了四象來觀察太陽、月亮和五星的運動，以確定四季。在四時是仲中星的基礎上發展起來的，所以四象的東西南北的方位也是這樣確定下來的。在古籍《堯典》中有對於四仲中星的解釋： 「日中星鳥，以殷仲春；日永星火，以正仲夏；宵中星虛，以殷仲秋；日短星昴，以正仲冬。 」 這表明中國古人在很長一段時間內都是靠測四仲中星的位置來確定四時，從而產生了把星星分成四組來代表四季星象的想法。
更有趣的是，鳥的形象被用來描述春天初南方天空的星星，因為在自然界中，鳥類的出現是春天到來的標誌。很容易發現，當朱雀在春分點附近升到南方的半空時，蒼龍星宿就在東方地平線附近，白虎的昴宿星團就在西方地平線附近，而龜蛇的虛宿就在朱雀七顆星對面的地平線之下。這就是確定東西南北四個方位的由來，它是以古代春分前後初昏時的星象分布為依據的。
中國古代對天象的觀察和曆法的建立，主要是建立在二十八星宿的基礎上。因此，二十八星宿在中國古代天文學的發展中起著重要的作用。「星宿」也被稱為「舍」，意思是日月五星行經停留的「驛站」。它是由幾顆恆星組成的參考區域。1978年，1978年在湖北隨縣發掘的戰國早期曾侯乙墓中，出土了一個漆箱蓋。圍繞箱蓋中央一個很大的篆文「鬥」字，周圍書寫著古代的二十八宿名稱，上面畫著象徵天象的圖案。這使中國二十八星宿的可靠記錄一直提前到戰國時期。可以肯定的是，二十八星宿的創造早於戰國時期。二十八星宿是古人根據月亮在天空中的位置間接推斷太陽在星星中的位置而建立的，這是中國古代天文學的一大進步。
根據日月運動的方向，由西向東排列，二十八星宿的順序如下：
東方七宿（蒼龍） ：角、亢、氐、房、心、尾、箕；
北方七宿（玄武）:鬥、牛（牽牛）、女（須女和婺女）、虛、危、室（營室）、壁；
西方七宿（白虎） ：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；
南方七宿（朱雀） ：井（東井）、鬼（輿鬼）、柳、星（七星）、張、翼、軫。
根據中外學者的考證，我國的「二十八星宿」是沿天球赤道劃分的，是一種完善的赤道劃分體系。由於中國古代天文學對觀測的重視，漢代以前建立了明確的赤道坐標系，這是中國古代天文學的突出優勢之一。
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