从明初到明万历年间的200年中，天文学上的进展主要体现在以下几个方面：翻译阿拉伯天文书籍；郑和于1405～1432年远洋航行中利用“牵星术”定位定向，发展了航海天文；对奇异天象的观测等。总的来说，这段时期很少发明创造，可以说明末到现今是中国天文学发展史上的一个低潮。
明朝末期，资本主义萌芽促使人们对科学技术产生新的要求。1595年和1610年明朝政府两次试图改历但都没能实现，然而改革历法的主张受到人们的重视，就在这个时候，欧洲耶稣会传教士来到中国。他们了解到中国对新知识的追求，便采取了学术传教的方针。
早期来华传教的有意大利人利玛窦，他曾多次向欧洲报告中国对天文知识的强烈需求。在他的影响和请求下，后来来华的耶稣会传教士大都懂得一些天文学知识，有些甚至受过专门的训练。他们介绍的欧洲天文学知识受到当时进步知识分子的欢迎，这些知识分子对此还加以翻译和介绍。
早期出版的有关欧洲天文学知识的著作有：《浑盖通宪图说》、《简平仪说》、《表度说》、《天问略》、《远镜说》等。这些著作多数是介绍欧洲的天文仪器。
“浑盖通宪”和“简平仪”都是一种星盘，“表度”是西方的日晷，“远镜”则是伽利略式的望远镜。在《天问略》一书中，介绍了托勒密地心体系的十二重天和伽利略用望远镜观测到的一些崭新结果。其中除了《浑盖通宪图说》一书是李之藻自己亲自撰写之外，其他都是耶稣会传教士在中国学者的协助下写成的。
中国学者除了翻译和介绍欧洲天文知识外，还向耶稣会传教士学习了欧洲天文学的计算方法。因此，万历三十八年，徐光启用西法成功地预报了这一年十一月朔的日食。经观测证明，这个预报比较准确，因而引起人们对西法的注意。
崇祯二年五月乙酉朔日食，钦天监并未预测到此次日食，明朝政府决心改历，命令徐光启在北京宣武门内组成100多人的历局，聘请耶稣会传教士邓玉函、罗雅谷、汤若望等参加编译工作，经过5年的努力，成书137卷，命名曰《崇祯历书》。
《崇祯历书》与中国古代天文学体系最显著的不同有以下几个方面：采用第谷的宇宙体系和几何学的计算系统；引入地球和地理经纬度概念；应用球面三角学；采用欧洲通行的度量单位，分圆周为360度，分1日为96刻24小时，度和时以下采用60进位制。
《崇祯历书》于1634年编成后，没有来得及颁行。1644年，清军入关后，汤若望把这部书删改压缩成103卷，更名为《西洋新法历书》，进呈清政府。清政府任命汤若望为钦天监监正，用“西洋新法”编算下一年的民用历书，命名为《时宪历》。从此以后，除了在康熙三年到七年因杨光先的控告，汤若望被软禁时期外，直至道光六年为止，清政府都聘用欧洲传教士主持钦天监，有时还同时任用二三个传教士。
这些钦天监做的主要工作有以下3项：康熙八年到十二年，南怀仁负责制造了6件大型第谷式古典仪器，并编写了一部说明书，即《灵台仪象志》。
康熙六十一年，在修改《西洋新法历书》的基础上，编成《历象考成》一书。乾隆七年编成《历象考成后编》10卷，第一次应用了开普勒行星运动第一、第二定律，但是在椭圆焦点上的是地球而不是太阳。
乾隆十七年，编成《仪象考成》32卷，所列星表收星3083颗。道光年间，传教士离开以后，中国天文工作者对《仪象考成》星表重新进行了测量，于道光二十四年编成《仪象考成续编》32卷，收星3240颗。
清政府除组织钦天监主编天文学图书以外，在康熙和乾隆年间还组织过两次大规模的测量工作。康熙四十七年到五十七年间进行的一次测量工作，在全国测量了630多个地方的经纬度，建立了以北京为中心的经纬网；决定以工部营造尺为标准，定1800尺为1里，200里合地球经线1度，这种使长度单位与地经线1度的弧联系起来的方法，在世界上是一个创举，比法国制宪会议关于以地球经圈的1/40000000弧长为1米的决定早80年。在这次测量中还发现地球的经纬不相等，地球可能是椭圆的，这是世界上第一次通过实地测量获得地球为椭球体的资料。
在清代还活跃着一批民间天文学家，他们采取严肃的治学态度，无论是对于中国古代的东西还是外国的东西都细心钻研，有所批判，有所发展，在中西天文学的融合上做出了重要的贡献。这些天文学家中最著名的有薛凤祚、王锡阐、梅文鼎，他们在翻译西方天文学著作的基础上，著有《历学会通》等10余种书，除介绍一般理论外，还系统地、详尽地介绍了各种计算天体运动的方法。为了计算方便，他把60进位制改成10进位制，为此重新编出三角函数等数学用表。
王锡阐与薛凤祚有“南王北薛”之称，但王锡阐的成就比薛凤祚要大，他著有《晓庵新法》和《五星行度解》。在《晓庵新法》一书中他提出金星凌日的计算方法，并改进了日月食的计算方法；在《五星行度解》一书中推导出一组计算行星位置的公式，计算结果准确度较前为高。梅文鼎著述较多，在普及天文知识方面很有贡献，他和江永等人在研究行星运动的过程中萌发了引力的思想，江永说得尤为清楚：“五星皆以日为心，如磁石之引针。”
梅文鼎以后的乾嘉学者在天文学方面的主要贡献是运用当时的天文知识对经书和史书中的天文资料进行训诂、校勘、辨伪、辑佚等考据工作，使许多疑难混乱的资料得到了清理。其中重要的有李锐对汉代《三统历》《四分历》和《乾象历》进行了研究，顾观光对古六历和《周髀算经》进行了研究。此外，阮元等编撰了《畴人传》，汪曰祯著有《历代长术辑要》。这些都是有益于天文学史研究的工具书。
1543年，哥白尼《天体运行论》一书出版，天文学开始进入近代的历程，这部书被早期来华的传教士带到中国，但是书中的重要内容却未向中国学者介绍。直到200多年后，才有法国耶稣会传教士蒋友仁把哥白尼的学说传入中国，他在1760年向乾隆皇帝献《坤舆全图》。在《坤舆全图》四周的说明文字中，蒋友仁肯定了哥白尼学说是惟一正确的理论，并介绍了开普勒定律和地球为椭球体的事实，但是这幅《坤舆全图》连同不久前传入的表演哥白尼学说的两架仪器都被锁在深宫密室之中，普通老百姓并见不到。
中国真正了解哥白尼学说的伟大意义和近代天文学的面貌是在1859年李善兰与英国伟烈亚力合译《谈天》以后。
《谈天》原名《天文学纲要》，是英国天文学家JF赫歇耳的一本通俗名著，全书共18卷，书中不仅对太阳系的结构和运动有比较详细的叙述，而且介绍了有关恒星系统的一些内容。同时，李善兰为这个中译本写了一篇战斗性很强的序言，批判了反对哥白尼学说的种种理论，声称“余与伟烈君所译《谈天》一书，皆主地动及椭圆说，此二者之故不明，则此书不能读”。
近代天文学的发展与古代天文学的最大不同是近代天文学需要精密仪器和昂贵的设备，这些基本的物质条件，不是一般学者个人所能置备，而作为封建官僚机构的钦天监又对接受新思想和引进新技术毫无兴趣，因此近代天文学知识传入的初期，只是为资产阶级的变法维新和旧民主主义革命提供了思想武器，在天文学的研究上却并未发挥作用。
最初在中国设立近代天文机构的是西方列强。1873年，法国在上海建立徐家汇天文台。1900年，在佘山建立了另一个天文台。1894年，日本帝国主义侵入台湾，在台北建立测候所。1900年，德国在青岛设立气象天测所。这些天文机构都是列强侵华的工具，主要是为他们的军舰在中国沿海活动提供情报。与此同时，帝国主义者还把中国拥有的少量天文设备洗劫一空。
1900年，八国联军侵入北京以后，法、德两国军队把清朝钦天监的仪器全部劫走。法国劫走的5件仪器运到了法国大使馆内，由于中国人民的强烈反对，于第三年送回。德军抢走的5件仪器则运到柏林，直到第一次世界大战后，根据凡尔赛和约才于1921年归还中国。经过这样一场浩劫，清政府的天文机构已经奄奄一息。
1911年辛亥革命以后，中国于1912年起采用世界通用的公历，但用“中华民国”纪年。当时的北洋政府将钦天监更名为中央观象台，中央观象台的工作只是编日历和编《观象岁书》。
1919年五四运动以后，随着科学与民主思潮的发展，中国天文学界开始活跃起来。1922年10月30日，中国天文学会在北京正式成立，选举高鲁为会长，秦汾为副会长。该会于1924年创刊《中国天文学会会报》，1930年改名为《宇宙》，一直出版到1949年。1924年中国政府接管了原由德国建立、后被日本占领的青岛气象天测所，改名为青岛观象台。1926年，广州中山大学数学系扩充成为数天系，并在1929年建立天文台，1947年成立天文系。
1928年春，南京天文研究所成立，1934年，紫金山天文台建成。紫金山天文台建成后，原在北京的中央观象台即改为天文陈列馆。抗日战争开始后，紫金山天文台于1938年迁往昆明，在凤凰山建立观测站。在八年抗日战争期间，上述天文机构遭到严重破坏。抗日战争胜利后，也没有很快恢复。
新中国成立后，中国科学院接管了原有的各个天文机构，对其进行了调整和充实：将佘山观象台和徐家汇天文台先划归紫金山天文台领导，后合为独立的上海天文台；将昆明凤凰山观测站划归紫金山天文台领导。
1958年，北京建立了以天体物理研究为主的综合性天文台——北京天文台。1966年，建立了以时间频率及其应用研究为主的陕西天文台。1975年，昆明凤凰山观测站扩建成大型综合性的云南天文台。1958年，在南京建立了南京天文仪器厂。
在天文教育方面，1952年，广州中山大学的天文系和济南齐鲁大学天算系中的天文部分集中到南京，成为南京大学天文系。1960年，北京师范大学设天文系。同年，北京大学地球物理系设天体物理专业。
1957年1月，中国科学院成立中国自然科学史研究室，内设天文史组，专门研究中国天文学遗产。1957年，建成北京天文馆，该馆在天文知识的普及方面起着重要作用。
为了繁荣和推进天文科学，中国天文学会于1953年开始出版《天文学报》，北京天文馆于1958年创刊《天文爱好者》月刊，大力传播了天文科学知识。
中国在很早就非常重视天文学，是世界上天文学发展最早的国家之一，几千年来中国积累了大量宝贵的天文资料，受到各国天文学家的注意。就文献数量来说，中国的天文学可与数学并列，仅次于农学和医学，是构成中国古代最发达的4门自然科学之一。
中国古代天文学在原始社会就已萌芽，到了战国秦汉时期后，形成了以历法和天象观测为中心的完整的体系。历法是中国古代天文学的主要部分，它不单纯是计算朔望、二十四节气和安置闰月等编撰日历的工作，还包括日月食和行星位置的计算等一系列方位天文的课题，类似编算现在的天文年历。
天象观测是中国古代天文学的另一项主要内容，其中包括天象观测的方法、仪器和记录。中国古代天文观测仪器主要是浑仪，同希腊用的黄道式装置不同，中国用的一直是赤道式装置。
2000多年来，中国保存下来的有关日食、月食、月掩星、太阳黑子、流星、彗星、新星等丰富记录，是现代天文学的重要参考资料。
中华人民共和国建立的几十年来，中国从无到有地建立了射电天文学、理论天体物理学和高能天体物理学以及空间天文学等学科，填补了天文年历编算、天文仪器制造等空白，组织起自己的时间服务系统、纬度和极移服务系统，在诸如世界时测定、光电等高仪制造、人造卫星轨道计算、恒星和太阳的观测与理论、某些理论和高能天体物理学的课题以及天文学史的研究等方面取得不少重要的成果。
特别是最近几年，我国的航天事业更是取得了飞速的发展。神舟五号飞船和神舟六号飞船的成功升天更是让中国步入世界天文强国的行列。