中國天文學
自古以來，中國比較著重農業發展，而農業生活也就促成了曆法的發明和天文觀測的開展，所以中國在早期已形成了比較發達的天文學。而當時西方的其他四大文明古國如巴比倫、印度、希臘等亦有天文科技發展，但數到最可靠和精密的天文觀測工作，要算是中國了。所以中國在天文學上的貢獻最為實用。
古時中國人對天象都有著濃厚的興趣，而當時很多文獻書經都記載了各類天文現象，如日蝕、彗星而至超新星爆發都有跡可尋。為了觀測天象，前人都不斷地創造出精密的天文儀器。在古代，計算時間的儀器是壺漏，而這種儀器大概在春秋時代以前便已發明了。到了漢朝時期，張衡更發明了渾天儀，為後代天文學研究打開了一條新的道路。此後，天文儀器的發展便蓬勃起來。較著名的有漢代洛下閎發明的渾儀，以及元代守敬製造的簡儀。其中洛下閎的發明比起西方天文學家太谷氏的同樣發明要早三百年呢！可見中國古代在天文儀器發展上的輝煌成就，對中國科學發展產生了極大的推動力。
由於中國的天文觀測史歷史悠久，所以早在三千年前，中國已有簡單的天文台的出現。西周初年，周公旦營建洛都時，在今河南登封縣東南告成鎮建立觀景台了。至公元五世紀時，南京又有「司天台」的建築。到明太祖洪武十八年，第一個觀象台築在南京雞鳴山北極閣上。在這裡，我們可以再一次證明西方與中國在天文學發展上的差距。在歐洲，到了一六七零年才出現具規模的格林威治觀象台，遲了中國足足三世紀！而位於南京雞鳴山北極閣的觀象台，設備完善，日夜有人輪值觀測，絕不比西方的觀象台遜色。
當然，中國有著無數完善的測量儀器，對於各星宿的位置，或其他天文理論都十分成熟。而中國的曆法也都有所進步和發展，但天文發展到明朝開始停滯不前。當時明朝提倡科舉，以致天文曆法和各種科學都受到壓抑而不受重視，不加發展。另一方面，西方自工業革命後，刺激了近代科學的興起，而多位天文學家亦隨之誕生，對天文有更深入的探索，令天文發展快速的發展，另中國天文發展相形見拙。不過，到了中國共產黨執政之後，在黨和政府的鼓吹下，中國的天文事業又呈現蓬勃的生機，近年已積極發展研究工作，相信日後定會趕上西方，發揚中華民俗的優良傳統。
天文科學家
張衡天資聰敏，且勤學不倦。他自小就到處結交了各著名學者，對於張衡往後的發展都有相當大的影響。二十三歲時，他放棄了當大官的機會，只選擇到南陽郡擔任太守主簿。後來南陽郡郡守因政績卓越而被皇帝升遷，張衡並不打算和郡守一起到洛陽，反而決定回鄉閉門讀書。期間，他大量研讀大量有關科學的書籍，從而發展多方面的應用科學知識，堪稱為「博學」之士。後來因為母親的鼓勵，34歲擔任「尚書郎中」的官職，四年後被任命為「太史令」，負責掌管天文、曆法、氣象與地震的觀測與紀錄。
中國古代對於宇宙的構造，有三種曾較為流行的說法：分別是蓋天說、渾天說和宣夜說。
蓋天說是較古老的說法，《晉書》認為：始自伏羲，傳於周公。此說認為天圓地方，天如同一個笠帽、地如同棋盤，笠帽蓋在棋盤上，日月星辰固定在笠帽。笠帽不停的轉動，所以日月星辰固定在笠帽。笠帽不停的轉動，所以日月星辰也不停的運行。
渾天說則傳說至少始自西元前四世紀戰國中期的天文學家石申，最早有詳細的說明則是在張衡所著《靈憲》一書，而渾天儀以此為理論基礎製作。此說認為天似雞蛋，地則像是蛋黃包在其中，天由氣支持，水位於天的底部，地則浮於水上，而日月星辰都生長在殼上，天殼不停地轉動，日月星辰也跟著不停的運行。
宣夜說又稱為「太空說」，認為天是空而無質，無窮無極，日月星辰飄浮在空洞洞的天上。張衡可說是「渾天說」的代表人物，雖然這說法仍有很多漏洞，但比起「蓋天說」更進步，更能真實地反映了宇宙的原本面目。「渾天說」將大地看作是一個蛋黃，圓圓的外型就像地球，比較接近真實情形。加上以這理論能夠找出太陽的運行規律，解釋夏天日長夜短，冬天日短夜的原因，所以「渾天說」能在中國流行大概一千年。另外，他亦曾經推翻過古人「天狗吃月亮」的說法，認為月蝕是因為太陽運行到月球前所致的。雖然他的說法在若干年後比西方所推翻，但對如活在二千年前的張衡來說，他的說法比起當時一般人的迷信說法先進得多。亦不得不佩服他的對觀測天象的持之以恆和聰明才智。
另外，張衡對天文觀測的癡情亦在他的著作中表露無遺。他指出「微星」﹝暗淡的星﹞有一萬一千五百二十顆。根據現代天文學家的校驗，肉眼能看到在六至七等星之間的星大概有一萬四千多顆。足見張衡的觀測細密精心。此外，他還測出太陽和月亮
的角直徑為周天的1/736，即29’24”，與現代所測得的太陽與月亮的平均角直徑31’59”與31’5”2相差不多，如以當時無正規的天文觀察儀器而單靠肉體看的話，張衡所得出的數字已相當難得了！
他的著作包括《靈憲》、《渾天儀注》，主要講述宇宙演化、天地結構、日月星辰的本質和運動，對中國天文學貢獻很大。
郭守敬，字若思，刑州刑台人，是一位博學多才的科學家，也是歷史上一位傑出的天文儀器製造家。他自幼好學不倦，又曾得到名師指點，加上自己勤於思考，勇於創新，在長期的實踐過程中累積到無數經驗。他曾經創製超過十種天文儀器，令中國古代天文儀器的製造技術推到一個新的高峰。
此外，郭守敬還是一位著名的天文觀測家。他利用自己創製的儀器，對一系列天文常數、恆星位置等進行認真的測量。他還組織進行過一次大規模的大地測量工作，在北京、太原、成都、雷州等二十七處設立了觀測點，最北的觀測點在西伯利亞，最南的在西沙群島，號稱“四海測量”。分別對北極高度、日影和晝
夜長短進行測量，規模可謂空前無兩。經過不斷的工作和研究，他編制了授時曆法，對後世影響深遠。另外，他又從測量工作中，推算得出一年的時間為365.2425天，精確程度與現今探測所得的相當接近。除了天文研究工作，郭守敬還是一位水利工程家和地理學家。他曾主持修復黃河、灌渠、建有滾水壩、退水閘等閘壩系統。他又曾對對今河南、山東一帶地區進行細緻的地形測量，繪製成多幅地圖。最重要是他提出以開平面比較地勢高下差的方法，相當於現今常提到的“海拔”。郭守敬的偉大發明，令明朝來中國的德國傳教士湯若望十分滿意，並尊稱他為「中國的第谷」，究竟他的發明有多厲害？看看下圖便一清二楚了。
他發明了多達十五種以上的天文儀器。不僅為中國歷代前所未有，在西方各度來看也是極其罕見的。
到了明朝，這一批儀器便遷往江南，陳列於雞鳴山觀象台。清康熙七年欽天監找到這批遺物，並刻有王恂、郭守敬的姓名。可是，到康熙五十四年，西人紀利安奏製地平經緯儀，將觀象台台下所遺的元明代舊儀器盡當作廢銅充用，儀器亦當然一件不留了。所以我們亦無緣看到它們的廬山真面目，實是可惜。
張遂 一行和尚俗姓張，名遂，生於唐高宗弘道元年。他自幼聰穎過人，讀書過目不忘。。在年少時已看懂《太玄經》這一部文詞艱澀、內容隱晦的書。使他的老師尹崇讚不絕口，並向外宣揚一行的學問，而且因自己能夠發現一位天才而感到自慰。從此，一行就以學識淵博而聞名於長安。
後來張遂到嵩山的嵩陽寺剃度出家，改名敬賢，法號一行。他除了研究佛學外，又研究天文、曆算，並且遊行各地，實現他「讀萬卷書，行萬里路」的理想。到了天台山國清寺修行多年，直到睿宗景雲二年才回到嵩山崇陽寺，就在那一年，朝廷派員到嵩山徵召張遂出山為國服務，他託病謝辭。之後他又作第二次出遊，到了荊州當陽縣玉泉山，就決定長留在那裏研究佛學和其他科學了。
由於一行對天文研究有出色的表現，不久，唐玄宗便召見一行，希望他可以對曆法作出修訂。為了令觀測更細緻精密，加上當時所用的天文儀器已經破舊不堪，所以他便打算重新設計兩座比以前更為精密的儀器。他獲得梁令瓚的援助，共同進行這項工作。經過了幾年的努力，這兩座巨型天文儀器終於大功告成。一座是以銅製成的黃道游儀。這是用來測定日、月、五星在本身軌道上的位置。它的設計比較以前所用的游儀更為精密、更為完善。與舊游儀不同之處是黃道游儀可以直接計算天體本身軌道上的位置。另外，由於儀器上的黃道環和赤道環不是固定在一處，所以能夠依據它們的旋轉幅度，從而直接知道該天體的位置。
一行的第二座天文儀器是水運渾儀。它具有報時的功能，比張衡所製的有較大改進。除了渾象本身和「水激輪」的動力部分外，它還附有一個自動報時的機關，由兩個木人敲鐘、擊鼓來報時，每到一刻，其中一個木人便會自動擊鼓，而到另一個時辰，便由另一個木人自動敲鐘。兩木人的動作是由木櫃中交錯的「輪軸勾鏈」來推動，並由「關鎖」來控制。
通過以上兩座天文儀器的觀察，一行發現當時許多恆星的位置，與古代典籍所載的位置有若干改變，即恆星位置的變動。而西方國家在約一千年後才被天文學家哈雷發現，而這亦令中國人引以為榮的。
此外，一行又根據河南省平原上面四個規測地點，計算子午線長度和北極高度的關係。採用實地測量方法，可算是科學史上的一件劃時代的壯舉。這測量方法曾於希臘和阿拉伯比使用過，但精確度都不如一行所觀測的。
後來一行對他的觀察，加上儘量參考舊曆法的優點，從上古六曆，漢代太初曆，甚至唐朝麟德曆編訂了新曆法，名為「大衍曆」。這個曆法追算出上古的一個「日、月、五星如聯珠」的時期作為起點，算出「上元閼逢困敦之歲」，距開元十二年甲子歲，歲積九千六百六十六萬一千七百四十算。。由於「大衍曆」的精確度相當高，在頒發此曆法後，風靡一時，廣受歡迎，直到西元七五六年，才被「至德曆」取代，三百年後，宋代大科學家沈括對一行的「大衍曆」還盡力推崇。
「大衍曆」完成後不久，一行就病倒華嚴寺，十月初稍愈，強行陪同玄宗往新豐鎮，這時他的精神已頹喪，不欲說話，就在那天晚上，他終於與世長辭，享年四十五歲。
渾天儀
發明者落下閎、耿壽昌
發明時期公元前二世紀末
基本的渾天儀用精銅鑄成，它的基本形制是模仿天球形狀，外面圍繞著兩層圓環，最外的圓環是固定的環，有依地平方向安裝的地平環,依子午方向安裝的子午還和依尺度方向安裝的赤道環,內層的一對平行環可以自由活動,包括極軸、赤經、隻環、窺管，稱為四游儀。四遊環的中央夾著一支方柱形窺管，稱為「衡」。衡管可繞著四遊環中心，貼著環面轉動，亦因如此，衡管可接觸到天球上的任何一點了。說是現代「假天儀」的鼻祖。
落下閎所創的渾天儀，在經過東漢天文學家張衡的改良後，已成為一個自己可動的渾天儀--「漏水轉渾天儀」。他立黃尺五道，相交成二十四度，分球體天空為三百六十五又四分之一度，立南北兩極，並根據自己所測繪的星圖--「靈憲圖」﹝中國通用的較早星圖﹞佈置了二十八宿和日月五星。用漏水使天儀自己運轉，做到星象出沒和真實的天空完全一樣。到唐時，天文學家李淳風在東晉史官丞南陽孔挺所造的渾天儀的基礎上,增加了三辰儀,稱為渾天黃道儀。分別增加了黃道環,赤道環,白道環,又稱三辰儀,各環之間的相對位置固定,而整個環組則可以繞軸旋轉。不久，一行和梁令瓚又在張衡水渾象的基礎上，設計和製造了「水運渾天」，鑄銅為圓天之象，上具列宿赤道和周天度數。同樣用水激輪，令其自轉，還安有自動報時器。後來到宋代，蘇頌建立過水渾儀象台，分渾象室和渾天儀兩部。都元代，科學家郭守敬更製造了渾天簡儀，結構簡單而精確度高。
張衡所做的漏水轉渾天儀能自己轉動，並能夠與真實天空的轉動完全一樣，是因為滴漏滴出的水帶動與渾天儀相連的齒輪，並控制齒輪的個數和齒數，使渾天儀旋轉一週剛好等於一個晝夜，這樣我們就可從渾天儀上看到一天之內日月星辰的位置和運轉的情形，做到星象出沒和真實的天空完全一樣。
可以根據外層的環的刻度，測出天體在天球表面的位置，亦方便觀星。
候風地動儀
發明時期公元一三二年(漢順帝嘉陽元年)發明人物張衡(78-139)
用銅鑄造，直徑8尺，外型像個巨大的酒罈，罈外面用鶴篆文以及山龜鳥獸等圖案雕飾起來。儀器中央有「都柱」，柱旁有八條通道連接發動機關﹝會動的龍嘴﹞。罈四周倒掛著八條龍。每條龍嘴裏含著一顆銅球。每個龍頭下面都蹲著一隻張開口的蟾蜍。八條龍的龍頭分別朝著東、西、南、北、東南、西南、西北、東北。若東方發生地震，朝向東方的龍的龍嘴便會張開，嘴裏的銅球便會震落在下面蟾蜍的口中，並發出「噹」的一聲，而其他方向的的地震也是同樣原理，並只會令該方向的銅球震落。這樣就可知道哪一方發生地震了。地動儀是根據慣性原理﹝inertia﹞設計的。發生地震以後，地震波傳到地動儀，而地動儀裡面的「都柱」﹝像鐘擺一樣﹞就會受到震動，然後朝向地震波傳來的那個方向擺動，通過槓桿使得代表那個方向的龍嘴張開，銅球便掉下來了。另外，由於地震除了有縱波的主震波外，還會有別的橫震波傳來，所以推測地動儀中心有一個機關，當作出第一此反應後便即時受制，以確保只有一方會跌下銅球。 (註：由於地動儀的內部結構已經失傳,所以這解釋是後人推測所得的結論)
候風地動儀有兩個功能：候風是用來測定風向；地動儀是用來測定地震的方向。
地動儀做成後，六年來一直沒有任何反應，開始令眾人懷疑它的效用。直到西元138年(永和三年)，西面的銅球落下，即表示洛陽以西發生地震，但洛陽當地卻無人感覺到地震，眾人議論紛紛，一致認為儀器不準。數日後，甘肅隴西有人快馬來報告，說當地一帶發生了強烈地震，此時大家方知地動儀的厲害。
水渾儀象台
發明時期宋哲宗元祐三年(公元1088年)
發明者蘇頌、韓公廉
此水渾儀象台高十二米、寬大約七米。它把渾儀、渾象、報時器和圭表四種合成一題，渾儀、渾象、報時器都用漏水作為動力，通過複雜的齒輪系統的帶動著運轉，能和天球的晝夜旋轉相吻合，又可以通過擊鐘、擊鼓、出現木人等形式，自動地顯示時刻更籌。它具有相當於近代機械鐘裡的擒縱器的重要元件，使它成為了近代天文時鐘的祖先。它的渾儀具備了世界最早的轉儀鐘裝置。台頂有九塊活動屋面板，和近代可開啟的天文觀測室相類似。水渾儀象台的構造，在蘇頌所著的新儀像法要有詳細介紹。書裡還附有全圖、分圖、詳圖六十多幅。集體測天體，演示天象，標示時間為一體
。
簡儀
發明時期元世祖至元十三年(公元1276年)
發明者郭守敬
簡儀由四遊、白刻、赤道、陰緯、立環組成。四遊、白刻、赤道三環組成一個赤道裝置；陰緯、立運兩環成一個地平裝置，置於赤道裝置北面支柱的橫樑底下。兩種裝置各自獨立。它們都別於傳統的同心裝置法。赤道環和四游環相垂直，赤道環置於四游環的南端。立運環和陰緯環相垂直，立運環置於陰緯環上面。這樣，除北天極附近的天區外，絕大部分天區都一覽無違，而且運轉靈便。在四游環的北端還安裝了一個候極儀，以便及時校正赤道裝置，使它保持在正確的位置上。而赤道裝置和地平裝置分別設有窺衡，窺衡兩端圓孔都置有十字線，可以增加照準的精確度。在赤度環面上還安裝了兩條界衡，它們的兩端用細線和北極軸北端相聯，這對提高在赤道環上的讀數的精確度有利。簡儀可說是渾儀的簡化版。其實渾儀的發展過程是從二重到三重環，後期又加上了黃道、白道諸環，以為可以令觀測更精密。可是，太多環的出現很容易會造成各重環中心不重合，因而嚴重影響觀測精度，又會令結構變得複雜，難於操作。另一方面，環太多會遮蔽更多的天區，因而影響對某些天體的觀測。
所以，元代科學家郭守敬就將複雜的玩渾儀簡化了結構，取消黃道圈和縮小某些部件的面積，使之更輕便易用，另外透過調整黃道、赤道及地平諸圓的位置，並把它設計成扁平的圓環，以減少他們對視線的遮擋。為什麼龐大的赤道環可以運轉靈便呢？其實簡儀有一個百刻環固定在赤道環裡，兩環之間安裝了四個圓柱體構件，以減少轉動時候的摩擦阻力。百刻環可以用來承托赤度環，使它旋轉方便，又可以用來測量真太陽時刻。可說是十分重要的環。
漏刻
漏，指漏壺；刻，指刻箭。它是中國古代重要的計時器，利用水量來計量時間的儀器。漏刻的底部有一個鑽有小孔的壺，人們通過壺鐘剩水來粗估時間。後來，人們將一支刻有刻度的箭立於水中，以水面淹過箭杆的高度來計算出時間。但由於水的表面張力，令在箭杆周圍產生一個向上的附著面，給讀數帶來不便，所以後來便改用「沉箭漏」。沉箭漏的刻度與淹箭相反，箭尾加有竹片或木片，令箭浮在水面上，而箭頭則要穿出壺蓋。當箭杆隨著水的流失而下降時，其與壺蓋平面比齊的刻度，就是當時的時間。那麼後來為十麼會出現多級漏壺呢？眾所周知，水流速度與水面高度有關，所以單純靠一把漏壺計時，必定會影響計時的穩定性。如果不斷添水，使漏壺水面不降低，再用一個容器
收集漏壺均勻流出的水，將浮箭放於該容器中，觀察箭浮起的高度便知道時間。可是，人工添水總存在誤差，添水前後，水面高度不免有所變化。古人意識到這一點，便開始使用多級漏壺了。它們用另一把漏壺來補充水量，另外為了使這把壺能均勻地補水，再加入第三把壺。於是東漢出現了二級漏壺，晉代出現了三級漏壺，唐代出現了四級漏壺。保持漏壺的水面高度不變，多級漏壺不是唯一的辦法。宋代燕肅於是設計了有分水口的漏壺，名為「蓮花漏」。雖然蓮花漏只有兩級漏壺，但下漏壺側面有一個分水管，只要上漏壺注入下漏壺的水量超過下漏壺排出的水量，高出的分水口的水便會形成分流，這樣就可以保持下漏壺的水面穩定了。現存於北京故宮博物院的銅壺漏刻是公元1745年製造的，最上面漏壺的水從龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個仿佛揮箭杆的銅人，箭杆上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據銅人手握箭杆處的標誌來報告時間。