1960年在山东莒县和1973年在山东诸城分别出土的两个距今约4500年的陶尊，上都有一个象形符号。有人释为“旦”字，因为它就像山上的云气托出初升的太阳，其为早晨景象，宛然如绘。《尚书·尧典》说“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授人时”，说明在传说中的帝尧(约公元前二十四世纪)的时候已经有了专职的天文官，从事观象授时。
《尧典》紧接着说：“分命羲仲，宅瞩夷，曰瞬谷，寅宾出日，平秩东作”。这段话的意思是，羲仲在瞩夷瞬(汤)谷之地，专事祭祀日出，以利农耕。山东古为东夷之域，莒县、诸城又处滨海，正是在这里发现了祭天的礼器和反映农事天象的原始文字，这与《尧典》所载正可相互印证。《尧典》虽系后人所作，但它反映了远古时候的一些传说，当无疑义。
《尧典》还说，一年分为四季有366天，用闰月来调整月份和季节，这些都是中国历法的基本内容。《尧典》中“日中星鸟，以殷仲春”“日永星火，以正仲夏”“宵中星虚，以殷仲秋”“日短星昴，以正仲冬”四句话，说的就是根据黄昏时南方天空所看到的不同恒星，来划分季节。
从夏朝(公元前21世纪～公元前16世纪)开始，中国进入奴隶社会。此时流传下来的《夏小正》一书，反映的可能是夏代的天文历法知识：一年十二个月，除二月、十一月、十二月外，每月都用一些显著的天象作为标志。《夏小正》除注意黄昏时南方天空所见的恒星(昏中星)以外，还注意到黎明时南方天空恒星(旦中星)的变化，以及北斗斗柄每月所指方向的变化，比《尚书·尧典》有所发展。
夏朝末代几个皇帝有孔甲、胤甲、履癸等名字，这证明当时已用十个天干(甲乙丙丁……)作为序数。在殷商(公元前16世纪到公元前11世纪)的甲骨卜辞中，干支纪日的材料很多。一块武乙时期(约公元前13世纪)的牛胛骨上完整地刻划着六十组干支，可能是当时的日历。从当时大量干支纪日的记录，学者对当时的历法得出比较一致的意见：殷代用干支纪日，数字记月；月有大小之分，大月30日，小月29日；有连大月，有闰月；闰月置于年终，称为十三月；季节和月份有大体固定的关系。甲骨卜辞中还有日食、月食和新星纪事。
比甲骨文稍晚的是西周时期(公元前11世纪至公元前8世纪)铸在铜器(钟、鼎等)上的金文。金文中有大量关于月相的记载，但无朔字。最常出现的是：初吉、既生霸(魄)既望、既死霸(魄)。人们对这些名称有着种种不同的解释。但除初吉以外，其他几个词都与月相有关，则无异仪。
“十月之交，朔日辛卯，日有食之……彼月而食则维其常，此日而食，于何不臧？”《诗经·小雅》中的这段话，不但记录了一次日食，而且表明那时已经以日月相会(朔)作为一个月的开始。一些人认为，这次日食发生在周幽王六年，即公元前776年，也有人认为发生在周平王三十六年，即公元前735年。
《诗经》中还有许多别的天文知识。明末顾炎武在《日知录》里说：“三代以上人人皆知天文”，他列举的四件事中，有三件都出自《诗经》，就是“七月流火”、“三星在户”和“月离于毕”。《诗经》中还记载了金星和银河，以及利用土圭测定方向。如果认为《周礼》也反映西周的情况，那么在西周时代应该已经使用漏壶记时，而且按照二十八宿和十二干来划分天区了。到了西周末期，中国天文学已经初具规模了。
