明初的天文机构下设两个分机构：司天监和回回司天监，后来司天监改称钦天监，内设天文、漏刻、大统历和回回历四科，回回历科除编制回回历法以外，更重要的是把观测推算结果提供给大统历作参考。回回司天监也改称回回钦天监，直到明惠帝以后两监合并为止，明成祖以后，南京作为故都，人员和仪器配备与北京完全相同。
各个朝代都有专事观测的人。据《史记·天官书》记载：在上古，高辛氏以前有天文官重和黎；唐、虞时期有羲氏与和氏；夏朝有昆吾；商朝有巫咸；周代王室有史佚和苌弘，各诸侯国也都有自己的天文官，宋国有子韦，郑国有裨灶，齐国有甘德，楚国有唐昧，赵国有尹皋，魏国有石申夫。他们往往兼有神职，是帝王的特殊顾问。
中国古代的天文机构具有皇家性质，太史令等天文官员，常常由皇帝亲自任命。由于编制历法和为皇帝占星是天文机构的两项主要任务，所以天文学家和占星家有时就是一回事。也正因为如此，天文官享有很多特权，比如清代的法律特别规定，钦天监官员犯罪要从轻判处。
为了维护帝王的绝对统治，朝廷对天文台的观测记录严格保密，禁止流传到民间，天文官员不允许与平民百姓随便接触。同时，民间也不许私自研习天文，这就阻碍了天文学的普及与提高。不过，从另一方面来说，中国古代的天文研究一直得到官方的扶持，研究经费、仪器设备和工作条件都有充分的保证，这种优越的条件是其他古国所不具备的。所以，尽管改朝换代，但观测和记录一直持续了2000多年，没有间断。
东汉时期，最高级别的天文官员称做太史令，管辖天文台和明堂两个部门。具体主持天文台工作的是灵台丞，灵台丞手下有42个助手，其中14人观测恒星，二人观测太阳，三人测风向，12人测晴雨，三人测时间，七人校验钟声，还有一人叫做“舍人”，管一些杂事。总之，分工十分细致。元代以前天文机构的人员配备大体如此。
元代的天文机构叫太史院。太史院下设推算局、测验局和漏刻局，共70人。
