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（二）秦汉
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《五星占》与行星运动。马王堆汉墓出土帛书《五星占》，表明那时对行星运动规律已经有相当好的掌握。
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二十四节气。这是中国古代阴阳合历中的阳历成分，是根据太阳在黄道上的周年视运动（实际上是地球在黄道上的周年运动）而决定的。二十四节气首次完整出现于《淮南子·天文训》中。
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《太初历》与置闰规则。汉武帝时造《太初历》，首次确定了“无中气之月置闰”的法则，此后一直沿用。
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张衡。东汉张衡是著名天学家兼文学家，两度担任皇家天学机构的负责人太史令，曾撰写天学著作《灵宪》，并研制了“漏水转浑天仪”以演示天象，研制了“候风地动仪”以报告地震（如图1.6所示）。
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浑天学说。浑天学说成为此后中国古代的主流宇宙模型。
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（三）魏晋南北朝
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星官体系定型。这一时期最重要的天学家之一，历仕东吴、西晋、东晋三朝的陈卓，将战国以来石氏、甘氏和巫咸氏三家的星占体系汇总，形成统一的恒星系统，凡283个星官，总计1464颗恒星。这一体系此后在中国被沿用了一千多年。
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持续不断的历法改革与太阳及月球运动之更精确掌握。这一时期先后出现了多种历法，有的相互竞争，有的后来居上。东晋的虞喜发现了岁差。张子信则发现了太阳周年视运动和行星运动的不均匀性。
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在古代中国行星理论中，很长时期都把行星运动视为匀速。公元600年之前，中国一直采用如下方法来给出任意时刻的行星位置：制作一个会合周期内的行星动态表，这种表可能是由多年观测而得，也可能只是参考某些观测资料构造而成。将此会合周期分为顺、留、逆、伏等若干时间段，每段有各自的平均速度。欲知某时刻的行星位置，则标出该时刻在会合周期中的位置，然后由行星动态表即可知行星此时运行于哪一段，已运行了若干度，从而给出该时刻的行星位置。由于行星在各段中都被假定为匀速运动，故此种预推行星位置的方法不可能很精确。至公元六世纪中叶，张子信发现了行星运动的不均匀性，此后行星动态表中才开始出现非匀速运动的处理。
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西方天文学经由印度及中亚之输入。六朝隋唐时期可以视为西方天文学向中土传播的一个高潮。这次高潮中西方天文学知识主要以印度为中介，伴随佛教的东来而传入中土。一些最重要的有关文献，比如《七曜攘灾诀》之类，就是直接以佛经的形式保存下来。
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（四）隋唐五代
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交食之更精确推算及预报。此时中国天学吸收了一些来自巴比伦、印度的天文学方法，进一步提高了对日、月和五大行星运动规律的推算精度。
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《开元占经》。《开元占经》今本一百二十卷，由供职于唐代皇家天学机构的印度天学家瞿昙悉达编撰，作于公元718～728年之间。此书集唐以前各家星占学说之大成，成为中国古代星占学最重要、最完备之资料库。书中还保存了中国古老的恒星观测资料：保存了现在所知中国最古老的三个星占学派——石氏、甘氏和巫咸氏——的星占学文献，并记载了中国公元8世纪之前所有已知历法的基本数据。书中还载入了古代印度历法《九执历》的中译文。《开元占经》同时又是保存古代纬书内容的大渊薮，全书引用古代纬书80余种，被引之书今多失传，故弥足珍贵。
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僧一行。盛唐时期天学的代表人物，同时又是佛教密宗的高僧（如图1.7所示）。他在开元年间主持了大规模的南北天文测量，并编纂了《大衍历》——这是中国历史上最重要的历法之一，他又与梁令瓒研制了水运浑天（演示天象的仪器）和黄道游仪（观测天象的仪器）。
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民间“小历”的出现。由于历书（上面有逐日的“宜忌”等历注，即后世所谓的“黄历”）是民众日常生活中需用之物，于是书商乃私印历书，谓之“小历”，这显然带有与官方争利的商业动机。这些历书并非朝廷颁下官历之翻印，而是抢在朝廷颁历之前，先自行编算雕印发售，占领市场。这当然也与朝廷垄断天学之旨不合，故屡有大臣奏请禁止。但此事长期不绝，到明清时代甚至演变成为公开的商业活动。
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（五）两宋
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大型仪器之建造。北宋被视为中国传统天学的一个高峰时期，北宋屡次建造大型天文仪器，计有大型浑仪6座，每座重量都达10吨左右；北宋还先后7次进行大规模的恒星实测，这些都是前所未有的天学活动。
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水运仪象台及现代的复原努力。北宋于公元1092年）建成著名的“水运仪象台”，并有苏颂的《新仪象法要》一书传世，其中记载了水运仪象台的各种部件，有尺寸，有图形，这使许多现代研究者为这件我们基本上可以相信确实是存在过的仪器呕心沥血、试图将其复制。现在北京的中国历史博物馆里就有一台1958年的复制品，此后国内和国外的复制品次第出现。按照文献的记载，水运仪象台是一个高达12米左右的庞然大物（如图1.8所示），但1958年的复制品缩小为只是原记载尺度的1/5。按照机械方面的一般情形，一个可以正常运行的机械装置，放大尺度之后，就未必能正常运行了，但是缩小尺度则通常不会有问题。然而，尽管学者们对宋代水运仪象台真的能够运行这一点深信不疑，但就是这个缩小的水运仪象台复制品，也不能实际运行，以至于被称为“仅供外观观赏的模型”。此后的复制尝试，也未见有报道能长期正常运行的。
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（六）元代
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郭守敬。他是中国传统天学最后的高峰。他编制了中国传统历法中最后的优秀历法《授时历》，主持研制了简仪、仰仪、高表、景符、正方案、玲珑仪等多种仪器，并进行了空前规模的天学测量。