蓋天說是中國最古老的宇宙學說。成書於漢代的《周髀算經》，記載了蓋天說發展過程中的兩個階段。
舊蓋天說認為：天是圓的，像一頂華蓋。地是方的，像一塊棋盤。天是傾斜的，它的中心位置在人的北面。天以這個中心為軸向左旋轉，太陽和月亮像鍋蓋上的螞蟻，雖然它們在不停地向右行，但同時仍不得不隨天向左行。空間充滿了陰氣和陽氣，而陰氣混濁，人的目光無法穿透，所以太陽早晨進入陽氣中，晚上退入陰氣中。而且夏天的陽氣比冬天的多，所以夏天的白晝比冬天的長。
隨著古人活動範圍的不斷擴大，地「方」的說法難以讓人相信，並且天圓和地方，兩者也不可能彌合。這些當然是舊蓋天說最站不住腳的地方。
新的蓋天說認為：天和地都是圓的，中間高而四周低，地像一個反扣的盤子，天像一頂斗笠。笠頂就代表北極，天以北極為中心旋轉。太陽在隨天旋轉的同時，還要變換軌道，一年中向南變換六次，再向北變換六次，所以太陽共有七條軌道。如圖19所示，太陽在夏至日時，沿內衡圈運動。在冬至日時，沿外衡圈運動。與二十四節氣的對應關係上，凡中氣都在第一衡到第七衡的衡上運動，其他節氣時太陽在衡與衡之間運動。
蓋天說根據圭表測影結果，利用勾股定理推算出：天與地處處相距八萬里。夏至日時，沒有表影處離地理北極11.9萬里。冬至日時，沒有表影處離地理北極有23.8萬里。中國則離地理北極有10.3萬里。圖20是蓋天結構的剖示圖，便於讀者理解。
蓋天說還認為，太陽光的照射範圍是有限的，其範圍半徑只有16.7萬里。同時，人所能看見的距離也是16.7萬里，這意味著在此範圍以外的天體不會引起視覺反應。以此推理，太陽在白天應該離我們不到16.7萬里，而夜晚則超出這個距離。
蓋天說利用這個模式和數據確實可以解釋一些天文現象。如圖21所示，人居住的地方O(即中國)在內衡圈以內，以O為圓心16.7萬里為半徑畫一個圓，交內衡、中衡、外衡於A、B、C、D、E、F點。夏至日，太陽沿內衡走一圈，當太陽走到A點時，就能為人所見，相當於日出，A對於O就是日出方向，太陽從A運行到B的過程就是白天。太陽過了B點就不為人所見，相當於日沒，B對於O就是日落方向，太陽從B走回A的過程就是黑夜。蓋天說比較成功地說明了太陽為什麼夏至日從東北方出現而在西北方消失的道理。又由於A到B的路程大於B到A的路程，故夏至日白天最長，氣溫最高。這一解釋同樣可用於冬至日。
但是，蓋天說也存在許多無法解釋的問題。比如，在春分和秋分時，太陽應該出於正東方(即C點)，沒於正西方(即D點)，這一點從圖上看大致不錯。可是白天黑夜應該平分一天，而圖上的C到D的路程差不多只有D到C路程的1/3。再有，按蓋天說的規定，冬至日道(即外衡)為23.8萬里，正好是夏至日道(即內衡)11.9萬里的兩倍，那麼太陽在冬至日要比在夏至日多走一倍的路程，也就是說，太陽在冬至日的運動速度要比在夏至日時快一倍，明顯地與天象不符。蓋天說其實經不起仔細推敲。