虞喜發現歲差，由於當時的反對意見激烈，並未留下直接文獻。我們只能通過唐代天文學家一行和宋代天文學家周琮的轉述而略知一二。原來，公元330年，虞喜觀測得冬至時的昏中星為東壁，也就是二十八宿中的壁宿。由此他聯想到《尚書·堯典》所載「堯時冬至日短星昴」，即堯時冬至昏中星為昴星。這就是說，從帝堯至東晉這段時間內，冬至昏中星已從昴宿，經過胃宿14度，婁宿12度，奎宿16度，退行至壁宿9度，合計退行51度。而虞喜推算得他那時距堯時為2700年，由此可求得約53年歲差1度。所以他斷言，「古曆日有常度，天周為歲終，故系星度於節氣」，長此下去將發生誤差，越是長久誤差越是顯著，故應「使天為天，歲為歲」，設立歲差，使合於天象。
虞喜的這一發現，可能受到冬至點已從牽牛初度退行至斗宿21度的啟發，因為昏中星和太陽的位置是同步的，只是虞喜沒有加以說明。