在科學不發達的上古時代，人們不知道來自大自然的日月星辰、地水火風等各種變化究竟是從何而來，以為冥冥之中必有主宰的力量，於是世界各民族都發展出他們的真神信仰，如印度的梵我、中亞的阿拉、歐美的上帝等。
在中國古老的神話故事裏，先人們同樣對宇宙進行了各種各樣的想象。譬如，人們曾經認為天上本有十個太陽輪流“值班”，後經過“後羿射日”，最後隻剩下了一個。古人還給天上安放了“天庭”，將滿天的星辰進行擬人化，按照人間權力結構的模式劃分天上的區域，安排天上的“星官”。這裏固然有中國人政治早熟的影響，但同時，也可以看做先人們對於宇宙的浪漫想象。
這些故事，自然也反映了中國先民對於宇宙的觀察和探索。其實對於早期人類的活動來說，發現宇宙是一項極其重要的工作。
中國人很早就開始學會了觀察天文現象，以作為作息、生產的指針。當時天文學的發展動機，一麵是要編製曆法輔助農業生產，一麵還要觀天象、占凶吉——人們相信天和人之間的互動是很緊密的。相傳在夏代的時候就已經有了曆法，至今人們還把仍在運用的農曆稱為“夏曆”。甲骨文裏有世界上最早的關於日食、月食的記錄，西周已有專門負責管理計時儀器和進行天象觀測的人員，到了戰國時代，則出現了第一本天文學著作《甘石星經》。中國的知識精英們也一直把“上通天文”作為一個人才學豐富的代名詞，無論是屈原的《天問》，還是張衡的“渾天說”，都顯示出中國古代的文化精英對於宇宙的探求和想象。
佛教也同樣積極地研習天文。佛教天文學最早是由西域攝取西方的天文學知識，再經漢譯典籍傳到中國、日本。曆代以來，不少佛教僧侶博通內典外學，對天文學都有精辟的研究。
東漢桓帝時，安世高來到中國後，譯有《舍頭諫太子二十八宿經》，經文中介紹了印度二十八宿的名稱、星數及相應的星占內容。另外，《摩登伽經》《孔雀咒王經》《日藏經》等諸多經籍裏，也都有相關的天文學知識。唐代一行禪師，可以說是中國曆史上最偉大的天文學家和數學家之一，在中國科技史上留下了光輝燦爛的一頁。他製定了相當準確的《大衍曆》，為後世曆代一直沿用；創造了“開元黃道遊儀”，並且據此做出了恒星並非恒定不動的論斷；製造了“武成殿水運渾天儀”，這可以說是世界上最早的鍾表；組織天文觀測和土地測量，完成了世界上第一次關於子午線的科學實測，比西方人早了90年。
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