专门记录恒星位置的书叫星表。中国已知最早的星表保存在《开元占经》里。《开元占经》是唐代著作，而它收录的这份星表是战国时的石申及其门徒所测，共有121颗星。
恒星位置的测量是中国古代天文学家的常规工作。作为衡量其他恒星的标准恒星，各个星官距星的入宿度和去极度，就成了每次测量的重点。作为天文观测坐标的二十八宿的方位，历代天文学家更重视对它进行精密测定。李淳风在唐代贞观年间(公元627—649年)的观测，发现了二十八宿的距度值与前代不同，但出于某种顾虑，他仍然使用汉代太初历的数据。100多年后，一行遇到同样的问题，他没有怀疑自己的测量结果，果断地采用了新数据。宋皇祐年间(公元1049—1054年)的观测，记录下345个星官距星的入宿度和去极度，是清初西方星表引入以前现存星数最多的星表。宋代姚舜辅为了编纂《纪元历》，于崇宁年间(公元1102—1106年)进行了一次观测，这次观测精度很高，测量误差只有0.15°，二十八宿距度被再次更新。元代郭守敬既精于仪器制造又精于天体测量，他的观测精度较之姚舜辅又提高了一步：二十八宿距度的平均测量误差小于0.1°。
陈卓之后，各代天文学家对1464颗星以外的其他星都不予重视，而郭守敬对这些无名星进行了系统的观测，并编入了星表。很遗憾，他的星表长期失传。直至近10年，才有人从北京图书馆善本书库明抄本《天文汇钞》中，查出书名为《三垣列舍入宿去极集》的书，未署作者名。经研究确认为郭守敬星表。与郭守敬同时代的赵友钦创造了恒星观测的新方法，即利用上中天的时间差来求恒星的赤经差，与现代的子午观测原理完全一致。
南北朝时，祖冲之的儿子祖暅〔geng 更〕发现北极星并不在北天极，而是离北天极有一度多的角距离。600年以后的沈括则测为三度多，沈括把这两数的差异，归咎于祖暅的观测不够准确。
其实，不管是二十八宿距度的变化，还是北极星的偏极，都是岁差造成的。虽然古代天文学家已发现这种现象，而且不厌其烦地修正、观测、再修正，但是没有人对此作出任何解释，没有人去探究发生这种变化的真正原因。
星图，是恒星位置的形象记录。中国古代星图大致上有两种，一种是示意性星图，常常绘制在古代建筑物或墓穴内壁上，如五代吴越国文穆王钱元瓘〔guan灌〕墓室的顶部和汉代武梁祠的石碑上都刻画有星象。这种星图只起装饰作用，所以比较粗糙、简略，根本谈不上准确性。星象也往往是不全的，有的只是部分天区，甚至一两个星官。另一种星图则是为天文学家所用，为查找和计算恒星位置而绘制。所以这种星图准确性高，记录的星象比较完整。但从已知星图看，第二种星图远远少于第一种，而且唐代以前的几乎没有。
东汉蔡邕〔yong拥〕的《月令章句》记叙了汉代星图的大致结构，根据这段文字可复原当时的天文星图(见图11)。该星图是圆形的，以北天极为中心，向外三层红色同心圆分别为内规、赤道和外规。内规相当于北纬55°的赤纬圈，表示内规以内的天区，总在地平线以上，全年都可看到。外规相当于南纬55°的赤纬圈，表示外规以外的天区，总在地平线以下，全年看不到。从内规外规的度数分析，此星图曾用于中原地区。
图11 东汉星图
天球是三维体。但中国古代还没有掌握把它投影到二维平面上的技术。在图11中，与北天极不等距的黄道应该是一个椭圆形，却被画成正圆形。在绘有赤道以南星象的圆形星图中，这种变形更为明显。大约在隋代，出现了一种用直角坐标投影的长条星图，称为横图。在横图上，虽然赤道附近的星象接近真实，天极周围的星象又发生歪曲。解决这个问题的最好办法就是分别绘制：用横图表现赤道附近的星象，用圆图表现天极附近的星象，宋代苏颂所绘的一套星图正是采用这种手法的代表作(见图12)。这套星图出自苏颂的《新仪象法要》，图中所标二十八宿距度值，与他在元丰年间(公元1078—1085年)的观测记录相同，说明此星图是他根据实际观测绘制的。
图12 苏颂横图
清代的星图，把天区扩展到南极附近，其与陈卓星表相合的有277个星官1319颗星，另外新设23个星官130颗星。新增加的星中，绝大部分在中国看不到，是根据西方星表补充进来的。