《周髀算經》中有利用一根定表和一個游表在地面上測量二十八宿距度的方法，雖然這個方法測得的是二十八宿地平經度差，而書中誤為赤道經數差，但這一方法可能是古代的留傳，而書中的二十八宿距度值也是早些時候留下來的測量值，這為我們研究秦漢之前的赤道坐標系統和測量方法乃至渾儀的發展提供了信息。
古代觀測二十八宿出沒的方法常見的有4種：一是在黃昏日落后的夜幕初降之時，觀測東方地平線上升起的星宿，稱為“昏見”；二是此時觀測南中天上的星宿，稱為“昏中”；三是在黎明前夜幕將落之時，觀測東方地平線上升起的星宿，稱為“晨見”或“朝覿”；四是在此時觀測南中天上的星宿，稱為“旦中”。
古代觀測二十八宿出沒的方法常見的有4種：一是在黃昏日落后的夜幕初降之時，觀測東方地平線上升起的星宿，稱為“昏見”；二是此時觀測南中天上的星宿，稱為“昏中”；三是在黎明前夜幕將落之時，觀測東方地平線上升起的星宿，稱為“晨見”或”朝覿”；四是在此時觀測南中天上的星宿，稱為“旦中”。
古時人民為了方便于觀測日、月和金、木、水、火、土五大行星的運轉，便將黃、赤道附近的星座選出28個作為標志，合稱“二十八星座”或“二十八星宿”。
恒星位置的測量是中國古代天文學家的常規工作。作為衡量其他恒星的標準恒星，各個星官距星的入宿度和去極度，就成了每次測量的重點。作為天文觀測坐標的二十八宿的方位，歷代天文學家更重視對它進行精密測定。
敦煌卷子紫微垣星圖
李淳風在唐代貞觀年間（627-649）的觀測，發現了二十八宿的距度值與前代不同，但出于某種顧慮，他仍然使用漢代太初歷的數據。100多年后，一行遇到同樣的問題，他沒有懷疑自己的測量結果，果斷地采用了新數據。
宋皇佑年間（1049-1054）的觀測，記錄下345個星官距星的人宿度和去極度，是清初西方星表引入以前現存星數最多的星表。
宋代姚舜輔為了編纂《紀元歷》，于崇寧年間（1102-1106）進行了一次觀測，這次觀測精度很高，測量誤差只有0.15°，二十八宿距度被再次更新。
元代郭守敬既精于儀器制造又精于天體測量，他的觀測精度較之姚舜輔又提高了一步：二十八宿距度的平均測量誤差小于0.1°。
陳卓之后，各代天文學家對1464顆星以外的其他星都不予重視，而郭守敬對這些無名星進行了系統的觀測，并編入了星表。很遺憾，他的星表長期失傳。直至近10年，才有人從北京圖書館善本書庫明抄本《天文匯鈔》中，查出書名為《三垣列舍人宿去極集》的書，未署作者名。經研究確認為郭守敬星表。
與郭守敬同時代的趙友欽創造了恒星觀測的新方法，即利用上中天的時間差來求恒星的赤經差，與現代的子午觀測原理完全一致。
南北朝時，祖沖之的兒子祖暅發現北極星并不在北天極，而是離北天極有一度多的角距離。600年以后的沈括則測為三度多，沈括把這兩數的差異，歸咎于祖暅的觀測不夠準確。
東漢星圖
其實，不管是二十八宿距度的變化，還是北極星的偏極，都是歲差造成的。雖然古代天文學家已發現這種現象，而且不厭其煩地修正、觀測、再修正，但是沒有人對此作出任何解釋，沒有人去探究發生這種變化的真正原因。
二十八宿的名稱，自西向東排列為：東方蒼龍七宿(角、亢kang、氐di、房、心、尾、箕)；北方玄武七宿(斗、牛、女、虛、危、室、壁)；西方白虎七宿(奎、婁、胃、昴mao、畢、觜zT、參shen)；南方朱雀七宿(井、鬼、柳、星、張、翼、軫zhen）。
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