在以采集和渔猎为生的旧石器时代,我们祖先已经对寒来暑往的变化、月亮的圆缺、动物活动的规律、植物生长和成熟的时间,逐渐有了一定的认识．新石器时代,社会经济逐渐进入以农、牧生产为主的阶段,人们更加需要掌握季节的变化规律,以便安排农事．我国古代的天文历法知识就是在生产实践的迫切需要中产生出来的．根据考古学和古文献资料确切可知,新石器时代中期,我们祖先已开始观测天象,并用以定方位、定时间、定季节了。

当时,人们已经有了一定的确定方位的方法．最早大概是很简单地以日出处为东,日没处为西．进一步的观测使人们发现,一年内日出与日没因时间而异,且有较大的变化,但每天日影最短时太阳的方位则是不变的,于是就把这时太阳的方位作为定南北方向的依据；其后就有了观测一天内太阳的出没方向,先定出东西,再定出南北的定位方法。

在农牧业发生的初期,人们是根据物候现象来掌握农牧的时节的．我们的祖先最早大约很重视对红色亮星＂大火＂（心宿二）的观测．传说早在颛顼时代就有了＂火正＂的官,他专门负责观测＂大火＂,根据其出没来指导农业生产．后来曾有一段时间,由于氏族混战,观测中止,结果造成了很大的混乱．到帝尧时设立羲和之官,恢复了火正的职责．据推算,约在公元前 2,400年左右,黄昏在东方地平线见到＂大火＂时,正是春分前后,即正是春播的时节,所以关于＂火正＂的传说当是可信的．像这样以观测天象来确定四时季节的方法叫＂观象授时＂。

古史还相传黄帝时代已有了历法．不过,近年有人认为,获得考古资料印证的,还是关于帝尧时已有历法的传说．《尚书·尧典》中说,帝尧曾组织了一批天文官到东、南、西、北四个地方去观测天象,以编制历法,向人们预报时节。