各個朝代都有專事觀測的人。據《史記·天官書》記載：在上古，高辛氏以前有天文官重和黎；唐、虞時期有羲氏與和氏；夏朝有昆吾；商朝有巫咸；周代王室有史佚和萇弘，各諸侯國也都有自己的天文官，宋國有子韋，鄭國有裨灶，齊國有甘德，楚國有唐昧，趙國有尹皋，魏國有石申夫。他們往往兼有神職，是帝王的特殊顧問。
東漢時期，最高級別的天文官員稱做太史令，管轄天文台和明堂兩個部門。具體主持天文台工作的是靈台丞，靈台丞手下有42個助手，其中14人觀測恆星，二人觀測太陽，三人測風向，12人測晴雨，三人測時間，七人校驗鐘聲，還有一人叫做「舍人」，管一些雜事。總之，分工十分細緻。元代以前天文機構的人員配備大體如此。
元代的天文機構叫太史院。太史院下設推算局、測驗局和漏刻局，共70人。
明初的天文機構下設兩個分機構：司天監和回回司天監，後來司天監改稱欽天監，內設天文、漏刻、大統歷和回回曆四科，回回曆科除編製回回曆法以外，更重要的是把觀測推算結果提供給大統歷作參考。回回司天監也改稱回回欽天監，直到明惠帝以後兩監合併為止，明成祖以後，南京作為故都，人員和儀器配備與北京完全相同。
中國古代的天文機構具有皇家性質，太史令等天文官員，常常由皇帝親自任命。由於編製曆法和為皇帝占星是天文機構的兩項主要任務，所以天文學家和占星家有時就是一回事。也正因為如此，天文官享有很多特權，比如清代的法律特別規定，欽天監官員犯罪要從輕判處。
為了維護帝王的絕對統治，朝廷對天文台的觀測記錄嚴格保密，禁止流傳到民間，天文官員不允許與平民百姓隨便接觸。同時，民間也不許私自研習天文，這就阻礙了天文學的普及與提高。不過，從另一方面來說，中國古代的天文研究一直得到官方的扶持，研究經費、儀器設備和工作條件都有充分的保證，這種優越的條件是其他古國所不具備的。所以，儘管改朝換代，但觀測和記錄一直持續了2000多年，沒有間斷。