远在五帝时代，古人就已观天象授民时。《史记》说：“神农以前尚矣。盖黄帝考定星历，建立五行，起消息，正余，于是有天地神祗物类之官，是为五官，各司其序，不相乱也。”
《尚书•尧典》记载帝尧“钦若昊天，历象日月星辰，敬授民时”。陶寺遗址属于庙底沟二期文化的早期阶段，其碳十四测年在公元前2800年至2700年之间，《襄汾陶寺》判断陶寺文化为陶唐氏遗存，陶寺遗址是帝尧时期的都邑性城址。在陶寺遗址发现了观象授时的古观象台和圭表，这与历史文献记载的“尧观象授时”是一致的。
据介绍，陶寺古观象台是2003年中国考古人员在山西尧都陶寺遗址考古发掘中发现的，它由13根夯土柱组成，呈半圆形，半径10.5米，弧长19.5米。从观测点通过土柱狭缝观测塔尔山日出方位，确定季节、节气，安排农耕。
圭表是度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。垂直于地面的标杆叫表，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。陶寺遗址中期王墓中出土有黑、绿、红三色相间的髹漆木杆、玉琮、玉戚，有学者推测其是我国已知最早的“圭表”测影仪器，不仅可以确定农时节令，还可以进行大地测量，确定“地中”，表明当时可能已经存在“王者逐中”的意识。
“观象台”遗迹的发现，证实了《尚书·尧典》上所说的“历象日月星辰，敬授人时”的真实历史背景与社会现实，是对中国远古时期天文历法研究重要的实物例证，该考古成果被中国国家文物部门定为国家级重大考古发现。
《夏小正》按夏代月份的顺序，分别记述每个月的星象、气象、物象以及所应从事的农事和政事。其星象包括“昏中星”（黄昏时南方天空所见的恒星）、“旦中星”（黎明时南方天空所见的恒星）、晨见夕伏的恒星、北斗的斗柄指向、河汉（银河）的位置以及太阳在星空中所处的位置等等。
《夏小正》中的星象大约在夏代时出现在二十四节气之各月初，此后，这些星象沿二十四节气向后移动，在周代时出现于二十四节气之各月中。因此，从天象的角度看，《夏小正》是一部从夏到周都可以使用的历法。
1、建正。指岁首所在，包含冬至的月份为子月，以该月为正月称为“建子”，以次月为正月则称为“建丑”，依次类推。西周历法的实际建正应该在建子到建寅之间，有可能摆动到建亥。秦自昭襄王称帝始以夏历十月为岁首，属于建亥。
现代天文科学测定，冬至日太阳直射南回归线，阳光对北半球最倾斜，北半球白天最短，黑夜最长，这天之后，太阳又逐渐北移。
云梦睡虎地甲种《日书》记载：正月日七夕九，二月日八夕八，三月日九夕七，四月日十夕六，五月日十一夕五，六月日十夕六，七月日九夕七，八月日八夕八，九月日七夕九，十月日六夕十，十一月日五夕十一，十二月日六夕十。冬至，在十一月，夜最长为十一时，昼最短为五时。若以夏历十一月为正月，则称建子。
由此也可见，春秋战国时代，每月分十二个月，秦楚一昼夜分十六时，大概民间普遍使用十六时制。十二时制只是为秦汉少数历法家所使用。
2、月相。西周青铜器铭文有“初吉”“既生霸”“既望”“死生霸”“朔晦”等名词，被称为纪时词语，习称“月相”，是周人记述月内日序的一种方法。
初吉可能在初一到初八之间，既生霸可能在初一至十五之间，既死霸可能在二十四至三十之间；而既望设定在既生霸、既死霸的中间，即十六至二十三之间；初吉和既生霸的前面部分重叠，既生霸、既望、既死霸三者则相连续，没有重叠部分，而且次序也不能改变。
在西周早期以新月初见（即文献中的朏，初三）为月首，后来逐步调整为以朔为月首。朔日和晦日，旧历每月初一日和最末一日。
“朔望”是中国古代天文历法中月相相位周期变化的名称。“朔”是指月球与太阳的地心视黄经相差0°时的月相。朔日，月球处于太阳与地球之间，几乎和太阳同时出没，从地球上看不到月亮，古人认为是日月在相会，所以朔日也称“合朔”，指农历每月初一。
“望”是指月球与太阳的地心视黄经相差180°时的月相。望日，地球处于太阳与月球之间，当太阳西落时就可以看到满月从东方升起，古人认为是日月在东西相望，故称“望”，指农历每月十五。
3、置闰。指闰月的安置方法，一般有年终置闰和年中置闰两种。西周历法是阴阳合历，平均12个月，对于岁首有一定的设置准则，据以判定是否需要加闰月。闰月置于年终，大小月相间，大月30日，小月29日，有连大月。西周历法闰月的设置应该是年终置月，因此，西周金文中有“十三月”甚至“十四月”的记载。
4、纪年。古代有王公纪年法、干支纪年法、星岁纪年法、生肖纪年法等。《史记·十二诸侯年表》有自西周共和元年（公元前841年）到周敬王四十三年（公元前477年）365年间周王朝的纪年，及与之相应的鲁、齐、晋、秦、楚、宋、卫、陈、蔡、曹、燕、吴等12个诸侯国的纪年。
西周和春秋时期采用王公纪年法，即以王公的在位年次纪年，但在改元的方式上，存在着逾年改元和当年改元的不同。逾年改元指周王（或其他公、侯）以其前一王（或公、侯）去世之次年为元年；当年改元指周王（或其他公、侯）以其前一王（或公、侯）去世之当年为元年。
干支纪年是我国古代最基本的纪年方式之一。最早的记载见于《淮南子·天文训》，但西汉时这种方式还不通行。自东汉光武帝建武三十年（公元54年）开始，干支正式用于纪年。
战国时代，天文占星家根据天象纪年，有所谓星岁纪年法。星指岁星(即"木星")，岁指太岁(古代天文占星家设想出的假岁星，又叫岁阴、太阴)。故有岁星纪年法和太岁纪年法。
生肖纪年。生肖可以用来推算一个人的年龄、出生的年份，历史上也使用过生肖纪年法，如元代就有“泰定鼠儿年”（泰定是元泰定帝的年号，鼠儿年即甲子，为公元1324年）的记载。
5、刑夷。楚国正月又称刑夷。云梦睡虎地出土的甲种《日书》有秦楚月名对照表：十月，楚冬夕；十一月，楚屈夕；十二月，楚援书；正月，楚刑夷。二月，楚夏杘；三月，楚纺月；四月，楚七月；五月，楚八月；六月，楚九月；七月，楚十月；八月，楚爨月；九月，楚獻马。
夏杘，即夏尸、夏夷。杘，实为尸祝之尸。尸、杘、夷通假。《左传》成公十七年曰：“吾一朝而尸三公卿。”《韩非子·内储说下》作“夷三卿”。马王堆帛书《春秋事语·卫献公出亡章》作“杘之朝”。
楚刑夷，即楚荆尸。《左传》作“荆尸”。《左传·庄公四年》：“春，王正月，楚武王荆尸授师孑焉，以伐随。”杜注：“尸，陈也。荆亦楚也。更为楚陈兵之法。”按：如杜注则此句无动词，实在讲不通。荆尸应该是刑尸，荆为刑，尸与夷通假，故荆尸即刑夷也就是于楚国正月相当的月名。故此句意即楚武王在正月“授师孑”。《左传》于此年年初记载：“春，楚子围郑。”与正月出兵之义正合。
楚国一月，又名冬夕，相当于秦十月，依此类推。
6、天再旦。即日食。《纪年》记载：“懿王元年，天再旦于郑。”郑，西周京都镐京附近的华县或凤翔。王占奎先生指出，通过现代天文学家的绝妙解释可知，这是发生在公元前899年4月21日凌晨的日食，从公元前1300年到公元前878年（厉王元年），确有且只有一次能形成天亮了两次（再旦）的日食。它准确地描述出当时人们的的确确经历了两次天亮但又确实未看到日食的感受。
“天再旦”的秘密，在20世纪40年代才为天文学家刘朝阳先生所破译。“夏商周断代工程”“天再旦”这一课题的承担者刘次沅先生理论计算与西北大学周晓陆先生于1997年3月9日在新疆西部对当日日食的观察，更使人相信“天再旦”就是一次日食的真实记录。
7、生肖鹿。在古籍中关于十二生肖的记载最全最早的是《论衡·物势》和蔡邕的《月令问答》，其所记十二生肖与现在流行的完全相同，但春秋战国时楚国南部或秦国南郡却与之有不同之处。云梦睡虎地甲种《日书》背面记载有十二生肖：子，鼠也。丑，牛也。寅，虎也。卯，兔也。辰，龙也。巳，蟲也。午，鹿也。未，马也。申，环也。酉，水也。戌，羊也。亥，豕也。
巳蟲。据《说文》，蟲，古蟲虫不分。虫，一名蝮，是一种毒蛇。巳，蟲也，实际上是巳为蛇。
申环。环读为猨，猨即猿，与现在申属猴之说相近。
酉水。水读作雉。水与雉同为脂部字，韵母相同；水为审母三等，雉为澄母三等；而雉字得声的矢字也是审母三等；水和雉读音相近，古水可读为雉。《汉纪》云：“讳雉之字曰野鸡”，雉是野鸡，现在说酉属鸡，当时从酉属雉发展而来。
《日书》中午为鹿、未为马、戌为羊，则与现在完全不同。现在流行的十二生肖有犬而无鹿。
