盖天说是我国最古老的讨论天地结构的体系。早期的盖天说认为，天就像一个扣着的大锅覆盖着棋盘一样的大地。后来盖天家又主张，天像圆形的斗笠，地像扣着的盘子，两者都是中间高四周低的拱形。这种盖天说即能克服“天圆地方”说的缺点，也能解释很多天象。
浑天说在我国天文学史上占有重要的地位，对我国古代天文仪器的设计与制造产生了重大的影响。如浑仪和浑象的结构就和浑天说有着密切的联系，对天文学的有关理论问题的解释也产生了重大影响。
汉代科学家张衡在《浑天仪注》一文中写道：
浑天如鸡子，天体圆如弹丸。地如鸡子中黄，孤居于内，天大地小……天之包地如壳之裹黄。
意思是说，天就像一个鸡蛋，大地像其中的蛋黄，天包着地如同蛋壳包着蛋黄一样。这是对浑天说的经典论述之一。
盖天说和浑天说中的日月星辰都有一个可供附着的天壳，盖天说的附着在天盖上，浑天说的附着在像蛋壳一样的天球上，都不用担心会掉下来。
后来人们观测到日月星辰的运动各自不同，有的快，有的慢，有的甚至在一段时间中停滞不前，根本就不像附着在一个东西上。所以就又产生了一种新的理论，这就是宣夜说。
宣夜说主张，天是无边无涯的气体，没有任何形质，我们之所以看天有一种苍苍然的感觉，是因为它离我们太深远了。日月星辰自然地飘浮在空气中，不需要任何依托，因此它们各自遵循自己的运动规律。
宣夜说打破了天的边界，为我们展示了一个无边无际的广阔的宇宙空间。
在恒星命名和天空区划方面，各种思想意识的影响就更加明显。古代星名中有一部分是生产生活用具和一些物质名词，如斗、箕、毕、杵、臼、斛、仑、廪、津、龟、鳖、鱼、狗、人、子、孙等，这可能是早期的产物。
大量的古星名是人间社会里各种官阶、人物、国家的名称，可能是随着奴隶制和封建制的建立和完善，以及诸侯割据的局面而逐渐形成的。
天空区划的三垣二十八宿，其二十八宿的名称与三垣名称显然是两种体系，它们所占天区的位置也不同。这都反映了不同的思想意识的影响。
在我国古代天文学思想中，应该提及的是古代天文学家探求原理的思想。我国古代科学家很早就努力探索天体运动的原理。
如沈括对不是每次朔都发生食的解释，郭守敬对日月运动追求三次差四次差的改正，明清时期学者对中西会通的研究，都体现了探求原理的思想。
在近代科学诞生之前，对于东西方古代天文学家来说，没有近代科学和万有引力定律的理论武装，要探求天体运动的原理都不会成功。但我国古代历法中，许多表格及计算方法都可以找到几何学上的解释。这一点足见我国古人的才智。
此外，我国古代天文学家对许多天象都有深刻的思考并力图予以解释。
战国末期楚国辞赋家屈原在《天问》中提出了天地如何起源，月亮为何圆缺，昼夜怎样形成等大量问题；盖天说和浑天说都努力设法解释昼夜、四季、天体周日和周年视运动的成因，对日月不均匀运动也曾以感召向背的理由给予解释。
尽管他们是不成功的或缺乏科学根据的，但不能因为不成功而否定他们的努力。探索原理的思想几千年来一直在指导我国古代科学家的工作。
我国古代的天文历法，就是在阴阳五行学说的协助下发展起来的。
我国古代有很多与“气”有关的概念，如节气、气候、气化、气势、气质、运气等。如果仔细分析这些概念就会发现，气是有属性的，在宇宙间没有无属性的中性的气存在。
气由阳气和阴气组成。后世将阴阳作为哲学概念应用得十分广泛，但追本求源，阴阳的观念最早只是起源于历法和季节的变化。
古人以为，气候的变化是由于阴阳二气的作用，阳气代表热，阴气代表冷。宇宙间阴阳二气相互作用，发生交替的变化，便反映在一年四季的变化上。
夏季炎热时，属于纯阳；冬季寒冷时，属于纯阴；阳气和阴气互为消长，春季阳气增长，阴气衰弱。
当阳气达到极盛时就是夏至，由此发生逆转，阴气渐升，阳气下降；当阴气达到极盛时就是冬至，这时再次发生逆转，阳气上升，阴气下降，完成了一个周期的交替变化。
五行是指木、火、土、金、水五种物质。在我国古代，人们对于五行的看法与后世哲学上的五行几乎完全不同。
古人认为，五行就是一年或一个收获季节中的五个时节。这一说法在上古文献中记载得很直接。
例如，《吕氏春秋》就把五行直接称为五气，也就是将一年分为五个时节之义。又如，《左传·昭公元年》记载：年“分为四时，序为五节”。而《管子·五行篇》则说：“作立五行，以正天时，五官以正人位。”可见上古均是将五行解释成时节或节气。
古人用直观的五种物质的名称给五种太阳行星命名，就如以十二生肖给日期命名一样，符合古人朴素的思想观念。
五行之间的生克制化，同样具有天文学意义。五行相生，又叫“生数序五行”，其含义是后一个行是由前一个行生出来的，以至于逐个相生，形成一个循环系列，周而复始。五行相生是五行观念中使用最普遍，发展最成熟的一种排列方式。
按照《春秋繁露·五行之义》的说法，木是五行的开始，水是五行的终了，土是五行的中间。木生火，火生土，土生金，金生水，水又生木。木行居东方而主春气，火居南方而主夏气，金居西方而主秋气，水居北方而主冬气。所以木主生而金主杀，火主热而水主寒。
这是上古各类文献中，有关生数五行定义的通常说法，可见古人设立五行，开始时并不是为了解决哲学问题，而是借助5种物质的名称来作为一年中5个季节的名称。
木行就是一年中开始的第一个季节，相当于春季；火行为第二个季节，相当于夏季；土行为第三季，介于夏秋之间；金行为第四个季节，相当于秋季；水行为第五个季节，相当于冬季。
干支理论是我国古代思想家的一大杰出贡献，尽管当时对天体运行及其结构缺乏科学的了解，但已经在天文学、哲学领域有了相当深入的研究，并取得了后世无法企及的成就。
天干地支，简称“干支”，又称“干枝”。天干的数目有10位，它们的依次顺序是：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。地支的数目有12位，它们的依次顺序是：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。天干地支在我国古代主要用于纪年、纪月、纪日和纪时等。
干支纪年萌芽于西汉时期，始行于王莽，通行于东汉后期。公元85年，朝廷下令在全国推行干支纪年。
干支纪年，一个周期的第一年为“甲子”，第二年为“乙丑”，依此类推，60年一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
如1644年为农历甲申年，60年后的1704年同为农历甲申年，300年后的1944年仍为农历甲申年；1864年为农历甲子年，60年后的1924年同为农历甲子年；1865年为农历乙丑年，1925年和1985年同为农历乙丑年，以此类推。
干支纪年是以立春作为一年的开始，是为岁首，不是以农历正月初一作为一年的开始。干支纪月时，每个地支对应二十四节气自某节气至下一个节气，以交节时间决定起始的一个月期间，不是农历某月初一至月底。
若遇甲或乙的年份，正月大致是丙寅；遇上乙或庚之年，正月大致为戊寅；丙或辛之年正月大致为庚寅，丁或壬之年正月大致为壬寅，戊或癸之年正月大致为甲寅。
依照正月之干支，其余月份按干支推算。60个月合5年一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪日，60日大致合两个月一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪日比起记载某月某日，其优势是非常容易计算历史事件的日期间隔，以及是否有闰月存在。
由于农历每个月29日或30日不定，而且有没有闰月也不知道，因此，如果日期跨月，则计算将会非常困难。至于某月某日和干支的对应，则可以查万年历。
干支纪时，60时辰合5日一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪时必须注意的是，子时分为0时至1时的早子时，以及23时至24时的晚子时，所以遇到甲或乙之日，0时至1时是甲子时，但23时至24时是丙子时。晚子时又称“子夜”或“夜子”。
天干地支除了可以纪月、日、时外，在它的主要序数功能被一二三四等数字取代之后，人们仍然用它们作为一般的序数字。尤其是甲乙丙丁，不仅用于罗列分类的文章材料，还可以用于日常生活中对事物的评级与分类。
拓展阅读
相传在远古时候，共工和颛顼争夺天下失败后，一气之下撞倒了不周山。不周山原是8根擎天柱之一，撞倒之后，西北方的天就塌了，东南方的地也陷了下去。于是，天上的日月星辰都滑向西北方，地上的流水泥沙都流向了东南方。这则神话生动地反映了古人对于天地结构的推测。