中国天文学到明代进入了一个低潮时期，而当时的欧洲在走过了中世纪的黑暗之后，天文学却以一种意想不到的力量重新振兴，许多堪称近代科学奠基石般的伟大发现都在这时诞生。15世纪末叶以后，欧洲封建统治日益没落，资本主义开始兴起，一场轰轰烈烈的文艺复兴运动使长期禁锢人们思想的天主教神学面临着入文主义思想的愈来愈激烈的挑战。为了补偿在这场宗教改革中天主教会所失去的教务和经济地盘，天主教各个组织开始了一十向欧洲以外地区扩展的运动。正是在这样的背景下，耶稣会的传教士们来到了中国。1583年，意大利人利玛窦作为第一位来华传教士踏上了中国的土地，紧随其后的重要人物还有邓玉函、罗雅谷、龙华民、汤若望、南怀仁等，由于传教士们都过于自信，这使他们有时分辨不清东西方天文学体系中哪些部分更为优秀，因此，他们既带来了地球概念、预报交食的方法、欧几里德几何学以及仪器制造、刻度、望远镜等欧洲新技术，同时也匆忙地把错误的宇宙理论和岁差理论介绍了进来。当然，他们后来终于以哥白尼日心说代替旧有的理论在中国传播，从而成为中西天文学交流史上最有意义的事情。
波兰伟大的天文学家哥白尼(1473～1543年)在他去世前的一小时才看到他的《天体运行论》的出版，这部倾注了他毕生心血的划时代巨着建立了科学的太阳系学说，它标志着自然科学开始从神学中解放了出来。哥白尼认为，太阳是太阳系的中心，地球是围绕太阳运动的一颗行星，这推翻了长期束缚人们思想的地心说，而这种以地球为中心的错误学说的最终覆灭，无论在欧洲还是在中国都经历了极其艰难的历程。在当时的欧洲，布鲁诺为此付出了生命，他是哥白尼学说的忠实传播者，但却被罗马宗教裁判所视为“异端”，并在1600年将他处以火刑。稍后的伽利略则不仅仅是一名哥白尼学说的信徒，而且通过他自己的力学和天文学研究，为哥白尼的理论扫清了障碍。在他之前，人们反对哥白尼的地动思想主要是由于它与亚里士多德的力学原理格格不入，因为在这位古希腊学者的眼中，运动需要一种持续的推动力，如果没有一个恒久的力起作用，偌大的地球岂能，如风驰电掣般地运动呢？伽利略发现的惯性定律否定了这种虚假观念，同时它在天体运动问题上所表现的说服力终于使人明白，需要外力的不是运动本身，而是运动的改变，物体一经运动，便会循着一定方向，以一定的速度运行不息，这意味着行星的运动实际无需任何外力来维持。伽利略还利用他发明的望远镜观测到了木星和它的卫星以及金星的位相变化，这些都为哥白尼的日心说找到了确凿的证据。伽利略曾以这些重要发现跻身于御前科学家的行列，但当他用它们来证明哥白尼学说的时候，得到的竟是罗马宗教法庭的两次严酷裁判。
宗教审判的震慑力无疑是相当巨大的，这使来华的传教士在是否介绍哥白尼学说的问题上始终心有余悸，经过一番权衡之后，他们决定承认哥白尼作为伟大的天文学家的地位，但对他的日心说却缄口不言。崇祯二年(1629年)，徐光启与耶稣会教士龙华民、邓玉函、汤若望等编纂《崇祯历书》，也是恪守这一原则。但是，中国人迟早会提出这样的问题：欧洲人心目中的宇宙是个什么样子？于是托勒密体系和第谷体系取代了哥白尼体系被介绍到了中国，而第谷体系实际已经是对日心说和托勒密地心说的折中，他主张，除地球以外的所有行星都围绕太阳运转，而太阳则率领这些行星围绕地球转。
假如传教士们带来的这些思想只是为填补由于日心说的禁传而出现的宇宙理论的真空，这还是可以理解的，但他们顽固地反对中国固有的宣夜说却很荒唐，宣夜说认为，天体漂浮于无限的空间，显然，这至少在某些方面较西学更为进步。
尽管到17世纪中叶，哥白尼学说在欧洲经过长期的辩论已经拥有了许多信奉者，然而传教士们却始终小心翼翼地同它保持着距离。其实在他们中间，真正相信这个学说的也不乏其人，穆尼阁来自哥白尼的故乡，当1650年他在南京听到中国学者介绍中国古代的地动说之后，他的民族感情使他冲破了耶稣会的禁令，第一次把哥白尼学说秘密地，但却又是极不彻底地介绍到了中国。
1687年，英国伟大的科学家牛顿出版了他的《自然科学的数学原理》，奠定了近代力学的基础。如果说书中着名的万有引力定律的发明使欧洲人最终放弃了传统观念转而相信日心说的话，那么在中国，这却仅仅是人们注意哥白尼学说的开始。
准确地说，穆尼阁的介绍在中国人看来无异于一种奇闻，以至于在此之后的100年中，哥白尼的学说在中国遭到了彻头彻尾的冷遇。原因很简单，尽管传播日心说在中国并不存在像布鲁诺遭遇到的那种危险，但是有谁会去轻信一种与人们惯于接受的学说不同的思想呢？18世纪初，英国出现了表演哥白尼日心地动说的仪器，显然日心说在当时的欧洲已深入人心。后来，有两架这样的仪器也传到了中国，一架叫浑天合七政仪，另一架叫七政仪。1760年，法国传教士蒋友仁向乾隆皇帝进献了一幅世界地图《坤舆全图》，在图的说明中列举了欧洲自古以来关于七曜次序的四家学说，同时指出唯一正确的一家就是哥白尼学说，并对这个学说作了十分扼要的解释。到此，哥白尼的学说终于在中国公开了。
不容否认的是，日心说从一开始便受到了中国学术界的强烈反对，而且反对之声来自当时最具权威的乾嘉学派的两位泰斗——钱大昕和阮元，前者对日心说抱着实用主义的态度，而后者索性直截了当地宣扬哥白尼学说是一种离经叛道的邪说。由于他们在中国学术界的重要地位，所以那些虽然在今天看来荒诞不经的议论，在当时却对阻挠哥白尼学说的传播产生了极大影响。
近代天文学是建立在哥白尼、开普勒、牛顿等人的学说的基础上的，随着西学的东渐，更多的中国人开始研究这些学说、并且涌现出一批哥白尼学说的支持者。19世纪中叶，爱国者魏源在他编辑的《海国图志》中译载了多篇有关日心说的文章，并附有地球沿椭圆形轨道绕日运行图，成为中国学者公开肯定哥白尼学说的最早文字。稍后的着名科学家李善兰、邹伯奇等也都积极支持和宣传哥白尼学说，李善兰曾在翻译的《谈天》一书中介绍了欧洲最新的天文学知识，并以日心说点论，讲述了地球绕日运行的道理，同时又用开普勒三定律、光行差和视差以及牛顿的万有引力定律论证了日心说的正确性。邹伯奇则根据当时天文学的最新成果，制造了一件表演太阳系的仪器，太阳居中，外有八颗行星(当时冥王星尚未发现)和它们的卫星，其中土星附有光环。从此以后，哥白尼的日心说才真正在中国得到了广泛传播。直至19世纪末，随着日心说的日益深入人心，中国天文学终于在此基础上逐渐摆脱了传统的体系，步入了新的发展时期。
少数民族的天文历法
中国是一个多民族的国家，今天的某些少数民族在历史上却曾经是与汉民族抗衡的强大势力，她们同样具有自己优秀的传统文化。在天文学方面，我们既可以看到这些民族的一些颇为独特的发明，也可以感受到民族文化与汉族文化之间的相互影响和交流。
彝族具有十分悠久的历史，据彝文典籍记载，他们的祖先曾将汉民族建立的夏代作为自己的邻邦，这样的一个古老民族留下了丰富的天文学遗产。彝族先民认为，宇宙是由清、浊二气组成的，随着二气的发展变化，形成了天、地、人及万物。
宇宙的初始状态呈现出一种巨大的、空虚的“无极”混沌景象，后来由于元气的变化，清气上升而为天，浊气下降而成地，清气浊气又变为天线地线，于是织成了天地。这些观念与汉民族所具有的清气浊气升降为天地以及经天纬地的观念完全相同。
彝族先民认识宇宙是从确定四方开始的，四方既定，又分八方。彝族又有十干十二支，十二支配属十二生肖，干支配合主掌着宇宙的时间和空间。
彝族先民对于太阳和月亮的运行变化都有细致的观测，根据观测经验，他们把日、月出没的方位按正月九月、二月八月、三月七月、四月六月、五月十一月和十月十二：月等不同月份分为六条不同路线，这六条路线反映了地球上所受光热的时间、地点的不同，因而轮回出现冬、春、夏、秋和二十四节气。他们认为，太15日和月亮按青、红两色各四条线及一条虚线环绕东、西二天之间的轨道运行，太阳一年转一周，轮回二十四节气，月亮一月转一周，轮回一次盈亏圆缺。他们同时特制了一幅日月运行图，图中八个相等的实线圆综合交叉地排列起来，其中又贯穿着一个虚线圆，反映了宇宙方位，日月行道和季节的变化。这幅图与汉代以后在汉族文献中流行的日月冬夏九道图简直如出一辙。
彝族已经掌握了日月食的规律，他们认为交食的形成并不是因为“虎吃太阳”或“天狗吃月”，而是太阳和月亮被红眼星和貌子星遮住了。这虽然不能说是科学的结论，但它却已逃出了神话的窠臼，向科学地认识交食成因迈出了重要的一步。
彝族早期可能曾经实行过一种纯阳历，一年为365日，分为十个月，每月固定36日，剩下的五日称为过年日。每隔两年将过年日增加一天，即为闰年，日期以十二支，但没有天干，直称鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪，每轮三周便为一月，每轮三十周便是一年，这种计日方法完全由彝族巫师呗耄来排定。然而更多的资料显示，彝族广泛采用的则是一种阴阳历，他们观测天体运行一周为三百六十五度又四分一，这显然是四分岁实的实测结果。彝历平年十二月，闰年十三月，以虎月为岁首，置闰法也与汉族历法没有什么不同，并且始终保持着以十二生肖纪年、纪月、纪日、纪时的传统。彝族全年共有两个年节，相当于农历十二月的叫星回节，农历六月的叫火把节，星回节为大年，火把节为小年，大小年固定相差185日。这两个年节来源于对昴宿位置的观测，并且可以在汉族文化中找到渊源。
彝族对星空的划分基本上依照二十八宿体系，同时以昴宿为起算点，这与汉族二十八宿以角为起始宿的情况不同。彝族还流行着二十八宿与二十七宿轮流纪日的制度，即以两个二十七天接一个二十八天作为循环周期，平均月长为27．33日，相当于一个恒星月的长度。这种纪日法从某种意义上反映了二十八宿起源时的某种形态，因而是相当古老的。
西藏人在公元6世纪时从汉地传入了干支历法，并且摒弃印度的地水火风空五大种，而采用汉人的金木水火土五行。唐代文成公主入藏，虽带去占卜历算书籍60种，但由于吐番人中缺少通晓这些学问的人物，因此历算之学并没有发展起来。于是松赞干布选拔了四位聪明有识的吐番人，每人赐给一只金盘、八枚银币、一枚金币和路上使用的金沙半升，派他们到汉地学习测算生死、推算四季天时节气等对吐番有益的学问。四人到达汉地后投拜了四位学者，向其中精于历算的嘉赤和摩诃衍那学习了一年又七个月。他们学成归藏，运用所学的汉传历法和五行八卦知识，大展其才，深得赞普的称许。
1027年，印度的《时轮历》传入西藏，这一年后来成为藏历的历元。藏历是一种阴阳合历，它的内容实际是印度历与汉历的混合物。藏历以五行取代天平，十二生肖取代十二支，循环纪年。一年十二月，月有大小建，大建三十日，小建二十九日，以正月为岁首，这些都与汉历一致。藏历置闰与汉历不同，并有独特的缺日和重日概念，它既允许昨天的日期直接跳到明天，也允许连续两天使用同一日期。缺日和重日的设置主要依据实测的朔望日期，它的作用在于调整朔望月的长度，使朔和望必须发生在每月的一日和十五日两天。
傣族历法也是阴阳合历，这种历法在接受了汉族历法影响的同时，也汲取了印度历法的某些内容，因而具有鲜明的特色。傣历纪元定于公元638年。平年十二月，单月大，双月小，共354日。傣历的闰法有两种，一种来自于汉历的19年7闰制，月一种同公历相似，隔几年在八月份增加一日，前者添设的是闰月，后者增加的是闰日，闰月是为调整太阴年与太阳年的长度，通常规定设在九月以后，称为“闰九月”，闰日则是用来调整朔望月的长度。这些做法都或多或少地反映了汉族早期历法的某些内容。