其实，在中国古代，天文、气象机构是设在一起的，已有数千年的历史。

据《尚书·胤征》记载，中国在夏代设立“羲和”“掌天地四时”。当时的气象机构多由世袭专业人员如羲、和、重、黎等充任。商代设立的文化官职有巫、多卜、占、作册等。巫是最高的宗教官，掌握占卜“天象”与“气象”的大凶大吉；多卜、占是负责占卜天象和气象的专职人员；作册是史记官，负责记录气象。此外，政务官卿士在商代有时也兼管祭祀、占卜、历法、军事。

周代，掌握天象主要是大宗伯门下的一些官属，人数很多，主管祝年、祈年、顺丰年、逆时雨、宁风旱、舞雩等事项。据《周礼·春官宗伯》记载，保章氏掌天星，以志星辰日月之变动，以观天下之迁，辨其吉凶……以十有二岁之相，观天下之妖祥。以五云之物辨吉凶、水旱降、丰荒之祲象。以十有二风，察天地之和、命乖别之妖祥。凡此五物者，以诏救政，访序事。

汉代，据《西汉会要》记载，由太常掌管祭祀、陵庙、文化，包括天文气象。太常属官有太史令，具体负责天文气象，其属下有大典星、治历、望气、望气佐等官员，负责天文气象工作。据《后汉朽》记载：太史令1人，掌天时、星历，明堂及灵台丞各1人，掌守明堂、灵台。灵台掌候日月星气，皆属太史。汉代有建章宫和灵台两处观天观象场所，前者为王者亲自观天场所，后者为天文气象专职人员观测处。

隋唐时期，隋设太史曹，置令、丞各2人，司历2人，监候4人，其历、大文、漏刻、视昆，分设外观象台和内观象台，外观象台山太史令统辖。唐代太史局多次更名，曾用过浑天监、浑仪监、太史监、司天台等。据《旧唐书》记载，司天台监1人，少监2人，其属有司历2人，保章正1人，掌教历生41人，监候5人，天文观生90人。灵台设灵台郎、天文生、漏刻生、典钟、典鼓等近700人。

宋代，设有太史局，掌测验天文，考定历法。北宋的内观象台称为禁台。凡日月、星辰、风云、气候、祥眚之事，日具所占以闻，岁颁历于天下，则预造进呈。其别局有天文院、测验浑仪刻漏所，掌浑仪台昼夜测验辰象，其官有令，有正，有春官、夏官、中官、秋官、冬官正，有丞，有直长，有灵台郎，有保章正。

元代，在上都（今内蒙古正蓝旗境内）建立回回司天台，1276年在大都（今北京）建立观象台。元代也置有内灵台（观象台），设有灵台郎1人，监候6人，副监候6人，星历生44人，挈壶正1人，司辰郎2人等。

明代，洪武元年（1368年）设司天监，三年后改名为钦天监，设天文、漏刻、大统历、回回历四科，设有观象台。明代开国时，在南京设有钦天山观象台；在北京建都后，1425年在皇宫中建有内灵台；1436年至1449年在今北京建国门，仿南京钦天山观象台建钦天监观象台。

清代，设钦天监，分天文、时宪、漏刻、回回四科。天文科掌观天象，书云物讥祥；率天文生登观砚象台，凡晴雨、风雷、云霓、晕珥、流星、异犀，汇录册簿，应奏者送监，密疏上闻。时宪科掌推天行之度，验岁差，以均节气，制时宪书。漏刻科掌调壶漏，测中星，审纬度；祭祀、朝会、营建，诹吉日，辨禁忌。天文生分隶三科，掌司观候、推算。阴阳生隶漏刻科，掌主谯楼、直更，监官以时考其术业而进退之。助教掌分教算学诸生。清代置设观象台，任有钦天监。