本书第一部分详细解释了关于中国古代天文、历法的起源和一些基本概念。在第二、三部分中，首先描写了中国古人通过观测天象来表示时间的手段，并讲述了天空中的星宿及其相关的传说故事。第四、五部分中，介绍了古人纪日、纪月、纪年的方法和古代历法中的二十四节气。第六部分详细描述了日食、月食、流星等多种奇特的天文现象。第七部分则讲述了科学家张衡的故事。在最后四个部分中，依次介绍了古人“盖天说”“浑天说”等天文学观点、古代的计时方法、若干种天文仪器以及曾经采用过的历法。