在两汉时期的星象家中，首先要提出司马迁。大家都知道司马迁是一个伟大的史学家，而不知他也是一位对天文星象精到造诣的专家。其实只要仔细读其《史记》的《天官书》《律书》《历书》就可明白称他为天文星家专家决非虚誉。象司马迁这样博大精深的文学大师，绝对不会自划范围，限制自己的知识体系和探索领域。古代的史宫本来以星历之事为其本职之一，故精通星象之学也不足为奇。不过司马迁能用史学家的高赡远瞩的眼光，把星象学与历史问题结合起来以究天人之际通古今之变，这可是其他星象家和史学家皆望尘莫及的向明之处。司马迁并末用星象学去占测具体的人事变异，而是用来总结历史规律，这不能不说是他对星系学的创造性应用。

司马迁继承父亲遗志遗业，完成《史记》及“推古天变”之任务，并明确表述为“通古今之变，究天人之际”，其结论表述在《天官书》中，即据春秋242年之间日食三十六、慧星三见等星象，联系点天子衰微、诸候力政、五伯代兴及到战国及秦汉之际的社会变乱动荡，而总结出天运三十年一小变，一百年一中变，五百年一大变，三大变为一纪，三纪而大备的“大数”，最后才认为“天人之际续备”。这是司马迁星学之应用的最重要之范例，在整个星学历史上占有最高地位。

此外，司马迁又总结了战国以来的星象学的基本原则，表述如下(亦记载于《天官书》中)：

“我仔细检查史书的记裁，考察历史上的事变，发现在100年之中，五星皆有逆行现象。五星在逆行时，往往变得特别明亮。日月的蚀食及其向南向北的运行，都有一定的速度和周期，这是星象学所要依据的最基本的数据。而星空中的紫宫星垣和东西南北四宫星宿及其所属的众多星辰，都是位置不变的，它们的大小程度和相互向的距离也是一定不变的，它们的分布排列象征着天上五官的位置。这是星象学中作为‘经’亦即不变的依据。而水、火、金、木、土星则是上天的五位辅住，它们的出现隐伏也有一定的时间和周期，但其运行速度快慢不均。这是星象学中的‘纬’亦即经紫变动的部分。把这些固定的和变动的两种星象结合起来，就可以预测人事的变化了。