中國古代的天文學研究成就十分輝煌，著名科學史學者李約瑟指出：“中國人在阿拉伯以前，是全世界最堅毅，最準確的天文觀測者。有很長一段時間（約在公元前5世紀到公元10世紀），幾乎只有中國的記事可供利用。現代天文學在許多場合（例如對彗星，特別是對哈雷彗星重複出現的記載）都曾求助於中國的天象記事，並得到了良好的結果”。在天文學方面，中國人的經驗知識和觀測記載堪稱世界第一。中國發展形成了不同的天文理論構思：
蓋天說（天為半球形的蓋子，地如倒放的碗，天地相距8萬里，形成兩個同心的圓蓋），渾天說（認為天如雞蛋地如蛋黃，天大地小，天的下部有水，地浮於水上），宣夜說（認為天無形質，由氣積聚而成，日月星地浮在空中）。
比較而言，中國古代的天文觀測，計算運用了數學，但是天文學理論的構造卻沒有運用數學的思維。實際上中國古代天文學理論模式，是用一個整體互補的思維方式來構成的。
古希臘的天文學的早期記載顯然不如中國，但是古希臘數學宗教式的天文理論構思卻充分地運用了數學的思維方式。由於從畢達哥拉斯開始，古希臘人就認為圓形，球形是世間最美好的形體構造。於是經過不同天文學家的努力，到托勒密的地心說，古希臘人的天文學是以地球為中心的多個球體的重合數學計算模式。
托勒密的地心說理論與中國天文學的渾天說，在當時都是古代民族的創造，但是其中運用的數學思維，數學方法卻在以後的發展中表現出巨大的差異。16世紀中葉，哥白尼的日心說取代了地心說。日心說的創立，主要是從數學模式，數學方法出發。哥白尼自己“做出的天文觀測數目極少，而且其準確性比不上他的前輩。哥白尼沒有使舊天文學大為簡化，他仍然接受了托勒密的本輪和均輪，而且他發現，就像以前的天文學家不能完全準確地把地球當做宇宙的中心一樣，他也無法把太陽放在中心的位置。”
西方的日心說經過開普勒的努力，總結出行星的三個定律。開普勒具有充足的觀測記錄，但是他更崇拜數學方法的作用。“開普勒深信上帝是依照完美的數學原則創造世界的，所有根本性的數學和諧，即所謂天體的音樂，乃是行星運動的真正的可以發現的原因。”
相比之下，可以發現，西方天文學理論構造的地心說，帶有與中國古代天文學理論構造相同的主觀性，猜測性，但是由於數學思維及其方法在其中的運用，西方的天文學理論從地心說，日心說到開普勒行星運行規律，最後到牛頓的萬有引力理論模式，形成了一個清晰的數學思維，數學方法的發展軌跡。相比而言，由於蓋天說，渾天說，宣夜說等天文理論缺乏內在的數學思維，數學方法，因此它們的競爭，發展都不明顯。最終也無法形成一個由邏輯構造的天文學理論模式。
通過中西天文學理論構造的比較，我們可以看到數學思維，數學方法在天文學理論發展中的重要意義。
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