周代在继承和发展商代观象授时成果的基础上，将制订历法的工作推进了一步。周代（大允是春秋中叶，即公元前600年左右）已经发明了用土圭测日影来确定冬至（一年中正午日影最长的日子）和夏至（一年中正午日影最短的日子）等重要节气的方法，这样再加上推算，就可以将回归年的长度定得更准确了。周代的天文学家已经掌握了推算日月全朔的方法，并能够定出朔日，这可以从反映周代乃至周代以前资料的《诗经》中得到证实，该书的《小雅· 十月之交》中记载到：“十月之交·朔月辛卯，日有食之，……彼月而食，则维其常，此日而食，于何不臧？”“朔月”二字在我国典籍中这是首次出现，也是我国第一次明确地记载日期（周幽王六年，即公元前776年）的一次日食。周代历法的第三个进展是，到春秋末至战国时代，已经定出回归年长为365日，并发现了19年设置7个闰月的方法。在这些成果的基础上，诞生了具有历史意义的科学历法——四分历。在欧洲，罗马人在公元前43年采用的儒略历中，也用365日这个数据，但比我国晚了大约500年左右。19年7闰法，古代希腊人默冬在公元前432年才发现，比我国也晚大约100年。四分历的问世，标志我国历法已经进入了相当成熟的时期。当时各诸侯国分别使用的黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历，即人们所统称的古六历，其实都是四分历。四分历问世以后，随着科学技术的发展，历代编历家屡有改革，遂使中国古代历法不断完善，内容亦日趋丰富起来。对四分历的第一次改革，当属西汉武帝时期由邓平、落下闳等人提出的八十一分律历。由于汉武帝下令造新历是在元封七年（公元前104年），故把元封七年改为太初元年，并规定以十二月底为太初元年终，以后每年都从孟春正月开始，到季冬十二月年终。这部历法即叫做《太初历》。这部历法朔望长为29日，故称八十一分法，或八十一分律历。

　　《太初历》是中国有完整资料的第一部传世历法，与四分历相比其进步之处有三点：以正月为岁首，将我国独创的二十四节气分配于十二个月中，并以没有中气的月份为闰月，从而使月份与季节配合得更合理；行星的会合周期测得较准确，如水星为115.87日，比现在测量值115.88日仅小0.01日；采用135个月的交食周期，即一食年为346.66日，比今测值只在0.04日。

　　东汉末年刘洪（公元158-167年）制订的《乾象历》，首次将回归年的尾数降至1/4以下，成为365.2462日；他第一次将月球运行有快、慢变化引入历法，成为第一部载有定朔算法的历法，这部历法还给出了黄道和白道的交角数值为六度左右，并且由此推断，只有月球距黄、白道交点在十五度以内时，才有可能发生日食，这实际上提出了“食限”的概念。

　　中气和十二个月的对应关系

　　月份 正月 二月 三月 四月 五月 六月

　　中气 雨水 春分 谷雨 小满 夏至 大暑

　　黄经 330° 0° 30° 60° 90° 120°

　　月份 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月

　　中气 处暑 秋分 霜降 小雪 冬至 大寒

　　黄经 150° 180° 210° 240° 270° 300°

　　南北朝时代的祖冲之，首次将东晋虞喜（公元281-356年）发现的岁差引用到他编制的《大明历》中，并且定出了四十五年十一个月差一度的岁差值，这个数值虽然偏大，但首创之业绩是伟大的。祖冲之测定的交点月长为27.21223日，与今测值仅差十万分之一。到了隋代，刘焯（公元544-610年）在制订《皇极历》时，他采用的岁差值较为精确，是七十五年差一度。刘焯制订的《皇极历》还考虑了太阳和月亮运行的不均匀性，为推得朔的准确时刻，他创立了等间距的二次差内插法的公式，这一创造，不仅在中国制历史上有重要意义，在中国数学史上亦占重要地位。

　　唐代值得介绍的历法还有《大衍历》和《宣明历》。

　　唐代一行在大规模天体测量的基础上，于开元十五年（公元727年）撰成《大衍历》的初稿，一行去世后，由张说和陈玄景等人整理成书。