日月食、彗星、流星雨，这些壮观的天象，千百年来吸引着无数人的注意。中国古代的天文观测者对它们做了大量的目视观测，同时作了详细记载。从河南安阳殷墟出土的殷商时期的甲骨文中，有世界上最早的日月食记录；湖南长沙马王堆出土的汉代帛书上，记载着各种类型的彗星、太阳黑子；西晋发掘的汲冢书中，保存有世界上最早的陨石雨记录。

中国古代对于日月食的记录保持了长期的连续性。最系统、最完整的日食记录要属《春秋》中所记录的由公元前770年到公元前476年中的37次日食。这些日食通过后世的计算核对，有33次是完全可靠的。从春秋到清末，中国共记载了一千六百多条日食记录，一千一百多条月食记录。中国古人在上千年探索中，也在苦苦地寻找着日月食究竟是怎样发生的答案。早在西汉刘向所著的《五经通义》中就有：“日蚀者，月往蔽之”，意思是说，之所以发生日食是因为月亮遮住了太阳的光缘故。由于太阳、地球、月亮的运动是有周期的，在经过一段时间之后，它们三个又回到原来的相对位置，于是以前相继出现的日月食又会再次出现，这就是交食周期。有关交食周期的记载首见于西汉司马迁《史记‧天官书》。西汉末年，刘歆提出了135个朔望月有23次食季的交食周期。对交食周期的认识及逐步精密，也是中国天文学史上一项重要成就。

2002年4月20日到5月5日左右，百年难遇的天文现象：五星连珠出现了。当人们在傍晚观察西方的天空，就会看到水、金、火、木和土星由西向东一字排开。在中国古代，天上出现五星连珠现象就预示着地上的某个人就要当皇帝了。从纯粹天文学上来说，五星连珠实在没有甚么特殊之处。水星围绕太阳运动一周大约需要88天，金星需225天，火星687天，木星4,333天，土星10,760天，只要求出这几个数字的最小公倍数，就是发生一次五星连珠所需天数。

彗星也是古人很早就注意到的一种天象。最早及比较可靠的彗星记录当属《春秋》中的：“鲁文公十四年（公元前613年）秋七月，有星孛入于北斗”。据后人考证，这也是世界上对哈雷彗星最早的记录。恒星中有一些亮度发生变化的恒星叫做变星。它的亮度能够突然增加几万倍，这类变星叫做新星。历史上最早的超新星记录大概要属《后汉书‧天文志》中记载的“中平二年十月癸亥，客星出南门中，……至后年六月消”。世界公认的最早的太阳黑子记录是《汉书‧五行志》的记载：“河平元年（公元前28年）三月乙未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中”。从汉代到明末，中国共记载太阳黑子一百多次，都有其出现的时间、形状和大小的记录。