从19世纪下半叶到20世纪上半叶，关于二十八宿的起源，中国、日本和西方学者都给予了极大的关注。其中最大的问题是古代中国、印度和阿拉伯都有类似的系统，但阿拉伯的明显要晚，至于中国和印度谁早谁晚则难以判断，它们是独立起源还是有共同的源头？此外，二十八宿是沿赤道还是沿黄道？
新城新藏《东洋天文学史》一书认为，二十八宿源于中国，是由中国传入印度及波斯、阿拉伯的。印度二十八宿相当于中国二十八宿的原始状态；二十八宿的发源地有织女、牵牛传说；二十八宿传入印度之前，有停顿于北纬43度的行迹；更为重要的是，印度历法一年分为六季，但其纳沙特拉却将二十八宿分为四宫，明显源于中国。另外，他主张二十八宿是沿黄道分布的星群。
荷兰科学史家什雷该尔主张，二十八宿源于中国，埃及、希腊的星座大多为西方创造，尔中国的星座完全是自己创造；西方星座与中国星座有许多相同之处，例如毕星好风、高辛氏二子的故事等，都是从中国传过去的；中国星宿历史悠久，可以从逃亡文献和考古资料得到多方面的证明。
竺可桢认为，中国、印度、阿拉伯的二十八宿属于同源关系，印度的二十八宿源自中国。最初是沿白道的星宿，但由于白道和黄道只有不到6度的夹角，因此也可以说基本是沿黄道的。
此外，欧洲学者爱德勒、毕奥、薛莱格、德莎素等均持中国起源说。
但是，白赖南、伯吉斯、惠特尼、韦伯、谌约翰却认为，中国的二十八宿起源于印度。金斯密、艾约瑟、李约瑟等认为，起源于巴比伦。
饭岛忠夫甚至认为，中国的天文学包括二十八宿都起源于西方。
主张非中国起源的重要理由不外有两点：一是岁阳与岁名非中国固有，系西域传入；二是中国二十八宿起于角，而印度起于昴，故印度比中国早。下面详细讨论一下这两个问题。
《尔雅.释天》说：“太岁在甲曰阏逢，在乙曰旃（音毡）蒙，在丙曰柔兆，在丁曰强圉，在戊曰著雍，在己曰屠维，在庚曰上章，在辛曰重光，在壬曰玄（黑弋），在癸曰昭阳，谓之岁阳。在寅曰摄提格，在卯曰单阏，在辰曰执徐，在巳曰大荒落，在午曰敦牂（音脏），在未曰协洽，在申曰涒（音吞）滩，在酉曰作噩，在戌曰阉茂，在亥曰大渊献，在子曰困敦，在丑曰赤奋若，谓之岁名。”
欧洲学者认为，这些岁名为西文译音，但竺可桢认为，即使岁阳、岁名由印度梵文转译，也不能证明二十八宿起源于印度或其他西域各国，因其首见于《吕氏春秋》和《淮南子》，比二十八宿中一些重要星宿（如牵牛、织女、箕、斗、昴、毕、室、壁、心、参）出现于《诗经》的时间晚得多。
韦伯和惠特尼认为，印度二十八宿起于昴，而中国起于角，昴为春分点的时代（公元前1860年）较角为秋分点的时代（公元前440年）要早千余年，所以二十八宿当起源于印度，但竺可桢认为，既然角为秋分点的时代不可能是中国二十八宿起源的时代，所以依此论证则不成立。
关于中国、印度二十八宿与波斯的关系，竺可桢举出牵牛和织女的形象为证。他认为，印度以织女代牛宿、河鼓代女宿，先织女而后牵牛，中国则以河鼓代牵牛，牛宿先于女宿，现今织女赤经先于河鼓，应该织女在前河鼓在后，但5000年前织女赤经在河鼓之后，中国牛在前女在后是古风犹存。因此，中国的二十八宿系统比印度的早。
有关二十八宿起源的时间，竺可桢认为，司马迁主张自古建正作于孟春，二十八宿始于东宫苍龙的角宿，应为立春的日躔和月躔之所在，因日躔不可见，所以当为望月之时月亮所在的位置，而立春月望在角宿的时代距今约5000年。上古北斗为九星，而距今3600年至6000年前，包括右枢为北极星的年代在内，在黄河流域，北斗为九星，可以常见不隐。二十八宿草创之初，其在赤道的星宿多于今日，而距今五六千年时达十二宿，其后渐减。二十八宿的位置与五千年前的赤道最为接近。因此，二十八宿起源的时间可以早到距今五六千年。
毕奥、薛莱格、德沙素和新城新藏指出，中国古代所观测的星宿在公元前2000年至前3000年之间对天赤道比黄道更为接近，因此二十八宿系统是一个赤道的亮星带，主要是为了观测昏中星，后来才用来观测太阳和月亮的位置。
韦伯和惠特尼认为印度的二十八宿较中国早2000年以上，是建立在印度的昴星团在春分点从东方升起必须发生在公元前3000年左右，而中国二十八宿是产生于角宿在春分点的时代这一前提之上的，而竺可桢认为，这是个误解，中国很古的时候新年就是从立春而不是春分开始的。
随着近年来新的天文考古材料的出现，学者们开始重新认识二十八宿的起源问题。
1978年在湖北随县曾侯乙墓中发现的漆箱盖上，中心有一个“斗”字，代表北斗星。环绕北斗星周围写有二十八宿的名字，其外还绘有龙虎图案，将中国二十八宿的形成年代毫无疑问地定在了公元前5世纪以前。
1988年，在河南濮阳发现的仰韶文化西水坡45号墓中，墓主头南脚北，左右分别有蚌塑龙虎图案，正是中国古代天空划分的四象中的青龙和白虎，虽不能据此确定当时二十八宿已经确立，但至少可以推定，作为二十八宿前身的四象起源比过去认为的要早。
席泽宗、程贞一的文章引用了这两个发现，特别对比了巴比伦的六十进位制与中国的六十干支、巴比伦历法与同期的中国历法等，回答了中国古代天文学是否受到巴比伦影响的问题。文章指出，虽然中国古代有六十干支，古代巴比伦有六十进位制，但正如李约瑟已经指出的那样，中国古代六十干支与进制无关，中国古代圆周的划分是365.25度，并且中国的六十干支在本质上是天干和地支两个序列的组合，而不是一种六十进位制。另一方面，古巴比伦和古代中国在置闰方法上，都采用过19年7闰的闰法，但古巴比伦在公元前528年—前503年采用的是8年3闰，到公元前5世纪初，也就是从公元前504年—前482年，逐渐从8年3闰转变为19年7闰，而中国古代在公元前6世纪已经采用了19年7闰的闰法。该文比较了中国古代天球坐标与现代天球坐标系的不同，特别讨论了古巴比伦与古代中国天球坐标与星宿名的不同，认为中国天文学与巴比伦天文学是独立起源的两个系统，对中国和印度的二十八宿系独立起源的观点也是一个有力的支持。
对濮阳星图阐释最早也最多的当属冯时，他认为：“濮阳星图所表现的星宿至少包括了北斗及后世二十八宿中的角、亢、氐、房、心、尾、觜、参八个宿”，也就是说，早在5000多年前，二十八宿中的部分星宿已经形成。冯时进一步分析了殷周文字中的“龙”字，提出：“殷周古文字中的'龙'字实际取象于东宫七宿”，“中华民族对巨龙的崇拜，事实上就是对东方星宿的崇拜。而这一崇拜的缘起，则在于诸星官对于远古先民的授时意义。”
陈久金先生在《中国古代二十八宿》一书中认为，不能以文献、文物中出现一个二十八宿的星名，甚至星名不同而大致方位相同，即认为那时已经出现了二十八宿。因此，河南濮阳西水坡大墓中出土的龙虎蚌塑图、《尚书.尧典》中的“四仲中星”、《夏小正》记载的六个星座（北斗、大火、参、织女、南门、昴）、《诗经》中提到的九个星名（大火、参、昴、定、织女、牵牛、箕、斗、毕）、《周礼》二十八星等都不能作为二十八宿已经产生的证据，直到湖北随州市西郊擂鼓墩战国早期曾侯乙墓漆箱盖上出现完整的二十八宿星名，才是二十八宿产生的正确年代，即公元前433年前后。而古度与今度划分资料也显示，二十八宿最迟成熟于春秋战国之交。这种二十八宿系统的服装脉络，只有在中国的古代文献中才能找到。
李约瑟以亚述巴尼帕王（公元前668——前627年）藏书室中保存的一批楔形文泥板绘有36个区域的星图，认定为“月站的原始平面球形星图”，其实与二十八宿毫无关系。而埃及人使用二十八宿的年代大约在科布特时代（公元前3世纪以后），阿拉伯“马纳吉尔”二十八宿星表与其年代相近，据其领头星“巴尔达”即斗宿为冬至点推算，不会早于公元前2世纪，均比曾侯乙墓二十八宿星图的年代晚。
虽然印度《鹧鸪氏梵书》春分点在昴宿的年代为公元前2500年，但其一年分为春、热、雨、秋、寒、冬六季，或简化为冬、夏、雨三季，而二十八宿却按四季分配，与印度气候变化不符，却与中国气候相同，且比它更早的古籍《梨俱吠陀》所载二十八宿却以大角星为起首星，与中国一致，可见并不能以昴宿为起首星推定印度二十八宿的起源时代，反为中国起源说提供了证据。印度将昴宿作为二十七宿中的第一宿，只是因为昴星初见东方之日要献祭的习俗，是为了确定原始历法中以春分为新年的纪念日，并不能与二十七宿的起源混为一谈。直到公元1世纪，印度仍在使用《吠陀支节录.天文篇》中五年一闰的粗疏历法，尚未出现以二十八宿推算月亮行程的方法。以往某些西方学者以二十八宿中的联络星推算印度二十八宿的成立年代，犯了科学概念上的错误，因为联络星不是明确的季节星象，可以位于该宿的七十点，也可以位于该宿的末尾，误差可达12度多，用岁差推出的年代误差可达千年以上，故只有如中国的冬至日在牵牛初度等才是确定的起点。
中国创立二十八宿系统是为了研究日月五星的运动设立一个参照物，因为日月五星都运行于黄道附近。此外，二十八宿与中国的分野观念是密不可分的。因此，二十八宿起源于中国是确定不疑的。
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