盖天说是中国最古老的宇宙学说。成书于汉代的《周髀算经》，记载了盖天说发展过程中的两个阶段。
旧盖天说认为：天是圆的，像一顶华盖。地是方的，像一块棋盘。天是倾斜的，它的中心位置在人的北面。天以这个中心为轴向左旋转，太阳和月亮像锅盖上的蚂蚁，虽然它们在不停地向右行，但同时仍不得不随天向左行。空间充满了阴气和阳气，而阴气混浊，人的目光无法穿透，所以太阳早晨进入阳气中，晚上退入阴气中。而且夏天的阳气比冬天的多，所以夏天的白昼比冬天的长。
随着古人活动范围的不断扩大，地“方”的说法难以让人相信，并且天圆和地方，两者也不可能弥合。这些当然是旧盖天说最站不住脚的地方。
新的盖天说认为：天和地都是圆的，中间高而四周低，地像一个反扣的盘子，天像一顶斗笠。笠顶就代表北极，天以北极为中心旋转。太阳在随天旋转的同时，还要变换轨道，一年中向南变换六次，再向北变换六次，所以太阳共有七条轨道。如图19所示，太阳在夏至日时，沿内衡圈运动。在冬至日时，沿外衡圈运动。与二十四节气的对应关系上，凡中气都在第一衡到第七衡的衡上运动，其他节气时太阳在衡与衡之间运动。
图19 七衡六间与二十四节气
盖天说根据圭表测影结果，利用勾股定理推算出：天与地处处相距八万里。夏至日时，没有表影处离地理北极11.9万里。冬至日时，没有表影处离地理北极有23.8万里。中国则离地理北极有10.3万里。图20是盖天结构的剖示图，便于读者理解。
盖天说还认为，太阳光的照射范围是有限的，其范围半径只有16.7万里。同时，人所能看见的距离也是16.7万里，这意味着在此范围以外的天体不会引起视觉反应。以此推理，太阳在白天应该离我们不到16.7万里，而夜晚则超出这个距离。
图20 盖天说的大地关系
盖天说利用这个模式和数据确实可以解释一些天文现象。如图21所示，人居住的地方O(即中国)在内衡圈以内，以O为圆心16.7万里为半径画一个圆，交内衡、中衡、外衡于A、B、C、D、E、F点。夏至日，太阳沿内衡走一圈，当太阳走到A点时，就能为人所见，相当于日出，A对于O就是日出方向，太阳从A运行到B的过程就是白天。太阳过了B点就不为人所见，相当于日没，B对于O就是日落方向，太阳从B走回A的过程就是黑夜。盖天说比较成功地说明了太阳为什么夏至日从东北方出现而在西北方消失的道理。又由于A到B的路程大于B到A的路程，故夏至日白天最长，气温最高。这一解释同样可用于冬至日。
图21 盖天说对某些天文现象的解释
但是，盖天说也存在许多无法解释的问题。比如，在春分和秋分时，太阳应该出于正东方(即C点)，没于正西方(即D点)，这一点从图上看大致不错。可是白天黑夜应该平分一天，而图上的C到D的路程差不多只有D到C路程的1/3。再有，按盖天说的规定，冬至日道(即外衡)为23.8万里，正好是夏至日道(即内衡)11.9万里的两倍，那么太阳在冬至日要比在夏至日多走一倍的路程，也就是说，太阳在冬至日的运动速度要比在夏至日时快一倍，明显地与天象不符。盖天说其实经不起仔细推敲。