天文學在我國曆史上一直與農學、醫藥學、算學並列，號稱中國古代的四大學科。其中，天文學與算學的關係最為密切，古人稱之為“天算之學”。這裡所說的“天”是指日月星辰的天體結構和執行的觀測研究；“算”主要指根據這些天體執行的觀測，進行定量分析和計算。
道教歷來重視觀測和研究天文學，素有“夜觀天象”的傳統。
一方面是把握、探索天地執行規律，以窺天門地戶之開闔時機。這種觀察的範圍非常廣泛，上至星象氣候，下至山川河流，從複雜的生命現象到簡單的物態變化，無所不包。
如《黃帝陰符經》開篇即講：“觀天之道，執天之行，盡矣”。觀“天道”的目的在於“是故聖人將欲施為，必先觀天道之盈虛，後執而行之”，“觀其機而應之，度其時而用也”。
透過這些曉陰陽、知興廢、識生死的“觀機察變”，體現了道教重視觀察的科學思想，以期探索自然之奧秘。這是道教觀察天文最精煉的行為及概述。
另一方面，觀天道的目的還在於煉丹活動和節令、氣候、時間上的關係。在煉丹過程中，為避免和降低不測風雲所帶來的麻煩和損失，歷代道門中人進行了長期的天文學研究和氣象預報活動，並積累了豐富的天氣預報經驗。
《雨陽氣候親機》中記錄了他們透過望雲氣、觀風雨之徵兆，以分析風雨成因及氣候變化的經驗。他們還透過觀察環境和動物行為的反常現象來預報天氣及預防自然災害的發生，並用39幅影象記錄了代表各種氣候徵兆的“雲圖”像。
同時，在時間上的認識和把握，道士們也費盡心力、精於研究，並取得了巨大成就。如陶弘景作《渾天象》時說：“此修道所須，非但史官家用”。“又欲因流水作自然漏刻，使十二時輪轉迴圈，不須守時”。北魏道士李蘭發明的“秤漏”，則對其後400年間中國“漏刻計時”技術的發展產生了重大的影響。
道教秉承“人法地、地法天、天法道、道法自然”天人合一的思想，積極研究、探索天地之奧秘。可以說，在中國歷史上，從漢至唐，道教對我國的天文學、氣象學乃至曆法的制訂，作出了巨大的貢獻。
