可以说，从春秋到西汉太初改历之前的一段时间，是中国早期天文学的重要阶段。但是，该时期包括天文历法在内的各种文献罹经秦火和战乱，传世极为稀少，造成后人对当时天文体系的认识非常有限，加之能够利用的史料不足，严重制约着相关研究的深入。不过，近几十年大量出土的先秦秦汉简牍材料，有力地补充了天文研究的史源，在一定程度上改善了上述困境。

年、月、日、时等时间单位，是历法的基本时间单元。早期的天文体系中，这些时间单元的制定和使用等方面，如大事纪年法、分段纪时法、日期分界标志（即日界）等，还存在着一些值得继续深入研究的问题。

大事纪年法是使用重大事件标记时间“年”的方法，在简牍材料中较为常见。整理研究楚简和《左传》等文献，得到了一些可靠的大事纪年记录。考察这些记录使用的大事和相应年份，可以确定大事所纪之年即为大事发生之年。在此基础上还能认识到，大事纪年法所用之“大事”都出自《春秋》类官方史书，当时可能存在每隔一段时间集中制定一批大事纪年的制度，但不是每年都使用事件标记相应的年份。从大事纪年使用者的身份入手，可以认为大事纪年法的使用范围包括周天子在内的几乎所有诸侯国；同一时期，一个大事纪年可通行于多个诸侯国；一个诸侯国之内，同一年还可能颁行不止一个大事纪年。大事纪年的起源，应当源于殷周时期对重大事件的标记，在长期的使用中逐渐演变出专门的纪时功能。它在春秋战国时期一度成为官方纪年法之一，到西汉时期被年号纪年法取代。

分段纪时法是将一昼夜按照某种方式划分为若干段的方法。结合《春秋》经传和秦汉简牍中的时称记录，发现十六时制的出现不晚于春秋晚期，而且，到西汉中后期，十六时成为官方采用的纪时制度。由十六时制出发，能推导出《日书》“日夕表”中的昼夜十六分，反之则不然，说明前者是后者的来源和依据，而非相反。在实际使用中，秦汉十六时制的时称可能因演化不彻底而出现时间点和时间段并存的情况，导致时称数量超过十六个。对“一日为何划分为十二时段”的问题进行探讨，发现十二时制的数理基础只能源于岁星“十二次”对周天的划分，意味着该时制的发明不早于战国时期。对照各类文献中十二时制的时称记录，看得出它们在西汉后期基本固定。后来，十二时取代十六时成为官方时制。此外，我们在秦汉简牍中发现当时还存在一种濒临消亡的八时段时制，从时称的演变情况来看，它应当是十六时制的真正来源。

清末王韬以来的学者研究发现，中国古代历法从春秋中期进入科学制定的推步阶段。但是，从春秋一直到太初改历，因相关史料不够充分，人们对这数百年间历法所涉及的历元、岁实（回归年长度）和朔策（朔望月长度）、闰法等常数的认识和释读各不相同，使得相应的历法认识及复原工作颇受争议。

祖冲之认为“古之六历，术同四分”。囿于祖氏说法，前人在先秦、秦汉时期历法的研究中，存在滥用四分历术的倾向。最典型的案例就是古六历朔策的来源问题。传统观点认为朔策为计算所得，这类观点是建立在祖氏说法基础上的，但从历法发展的水平来看，人们使用“十九年七闰”闰周常数的年代较晚，且“岁”“时”精度在汉代以前达不到四分历推步术的要求。由此可见，春秋时期就通过计算获得朔策的方法存疑。我们还注意到，前人提出“借半日法”复原汉颛顼历的方法，正确性在银雀山汉简和胡家草场汉简两次复原工作中得到了验证，而这种在四分历术的算法中打“补丁”做法大获成功，反而说明了四分历术在汉代以前并不存在。

出土材料中的楚历独具特色，尤其是它的月名系统格外引人注意。对楚月的研究，不可避免会探讨楚历的建正与岁首。所谓建正，就是明确哪个斗建月作为一年的一月，而岁首是确定一年从哪个斗建月开始。将《左传》中“荆尸”记录与出土简牍中的月名“刑夷”联系起来，可以判断楚历不晚于春秋早期就实行了亥正，并一直延续到楚国灭亡。楚历岁首的情况稍微复杂一些，它大概在战国中期以前一直都是建正、岁首合一的情况，即以亥月冬夕为新年首月。其后，是否像颛顼历那样二者分离、不再以亥月为岁首，目前还没有足够的证据，很可能仍以冬夕为岁首。

学界普遍认同，中国传统的天文星占之学就是古代的“通天之术”。其实，就功能和目标而言，出土材料中的各类“数术”都可以视作通天之术，天文占星只是通天之术中的一类，而且它是人们有意识构造出来的通天方式。与其他通天方式相比，天文占星的内涵和来源等是需要深入探讨的问题。