《天官书》是西汉史学家司马迁所撰《史记》中的篇名，它是我国最早、最完整地叙述全天星官的著作。虽说战国时期的齐人甘德、楚人唐昧、赵人尹皋和魏人石申都各有占星著述，但均未见传世。仅见的唐《开元占经》中所摘引的部分甘、石片言，还掺杂了很多后人的见解，亦不足以恢复其原貌，因此，《天官书》便成为研究汉以前天文学的极为重要文献。它把全天星象分为五大区域，北极附近的星属于中官，28宿（xiù）则分属于东、南、西、北四官，由此奠定了我国星座划分的基础。中官总记述78星，其中央是“太一常居”的北极星，即帝星（小熊座β星）。以太一为中心，在它的附近有表示三公、正妃、后宫的星；有藩臣围聚；有天枪、天  （bàng）的护兵；有相当于帝车的北斗七星；有像文昌宫的天府，由六星组成，各表示上将、次将、贵相、司命、司中和司禄。东官为苍龙，记述94星，包括角、亢、氐、房、心、尾、箕7宿，形成龙的样子。其中有的星表示苍龙的心脏，即所谓心宿二（天蝎座α星），并被拟为天子祭天神，颁布政令的殿堂；有的星表示龙角部分的大角，如牧夫座α星，它也是北方最亮的恒星，因此被拟为天皇大帝的常居之所。南官朱鸟，记述可数的135星，包括井、鬼、柳、星、张、翼、轸7宿。柳为鸟嘴，星为鸟颈，张为嗉囊，翼为鸟羽等等。西官咸池（一般称白虎），记述117星，包括奎、娄、胃、昴、毕、觜、参7宿。北官玄武，记述134星，包括虚、危、室、壁、斗、牛、女7宿。《天官书》中的星官共有91个，包括500多颗恒星；并记载了9次日食、9颗慧星和1次陨石坠落的事实，还有五大行星的运行状况和恒星的各种颜色等天文资料。它根据历代月食记录，总结出月食现象的发生存在着周期性，并提出我国第一个交食周期数据。它首先阐明了在5个行星的运动中都有逆行规律。它对恒星的亮度已有了初步的认识，把恒星的亮度大体上分为5类：第一类叫“大星”，相当于1.5等以上的星；第二类叫“明者”，相当于2等左右的星；第三类是不加称谓的一般星，相当于3 ~ 4等星；第四类叫“小星”，相当于4.5等左右的星；第五类最暗，称为“若见若不”，相当于5 ~6等以下的星。它记载了一些亮度不断变化的星，即变星，还记载了大流星、新星、超新星、极光、慧星、陨石等奇异天象。司马迁之所以把他的天文著作称为《天官书》，称星座为星官，这似乎是认为星座和人的官职一样，也有尊卑之别。因此，他摹拟了当时中国社会的组织，给星座以帝王、百官、人物、土地、建筑物、器物、动植物等名称。这种命名法和现代国际通用的古希腊天文学家依巴谷比拟希腊神话的命名大为不同。《天官书》把星官分为五官，显然与“五行说”相关。如水、金、火、木、土五星的名称，正是在“五行说”的支配下根据这五星的颜色特征命名的，即土呈黄色，木呈青色，火呈红色，金呈白色，水呈黑色。其星官名称，大部分被沿用下来。《汉书•天文志》几乎一字不漏地抄录辑入，总星数依旧为783颗。宋代恒星数已增至1440颗，但其格局仍未脱离《天官书》的窠臼（kējiù）。这种情形一直持续到明、清时代，可见它所设计的天国天官体系对后世产生了何等深远的影响。