上古时期，先民便已经开始观测星空，并将满天星斗按照区域划分，绘制星图。三千多年前的甲骨文中，就已经有了星座的记载，河南濮阳出土的四千多年前的文物中就已经有了用贝壳摆成的龙与虎的星图图形。
目前已知的中国最早的占星家为古时的大巫巫咸，巫咸的具体年代不详，《山海经》言巫咸为黄帝时人，《归藏》言巫咸为尧时人，《尚书》言巫咸为商王祖乙时臣民。无论是哪一种记载，巫咸都至少是三千多年前的人物，亦或是一种代代相传的职位称号。
战国时期，又出现了两位伟大天文学家，分别是齐国人甘德和魏国人石申，三人都有星图与星经流传后世。司马迁《史记·天官书》中，就记载了九十一个星官，分为了五组，以北极星为中心，分为了五组，北极星为中宫，二十八宿被分成了东西南北四宫。
西晋时，太史令陈卓对巫咸、甘德、石申三家的星经和星图进行整理汇编，一统周天，编成了一个具有二百八十三个星官，一千四百六十四颗恒星的星表，这一事件，史称“陈卓定纪”，这一星象体系被后世采纳，至此，中国的传统星官星图基本定型。
隋朝时，丹元子按照陈卓制定的全天星官的布局，将此前流传的星官知识重新整理，遵循实际观测，确立了“三垣二十八宿”的体系，并作《步天歌》以便观星。《丹元子步天歌》详细整理和记录了三垣二十八宿的全部成员，所列星象，特为简括。故自宋以来，天官家多据为准绳。
三垣二十八宿，“垣”即城，三垣，通俗来说，就是天上的三座城市。三垣为紫微垣、太微垣、天市垣。其中以紫微垣为中垣，太微垣为上垣，天市垣为下垣。
紫微垣即天极。地球每天自西向东自传，地球的自转有一个假想的自转轴，地球始终不停地绕着这个假想的轴运转,这个假想轴被称作地轴。地轴的两端分别指向南北天极，对于站在地球上的人来说，因为地平面与地轴的倾斜角不同，不同地域的人所能观测到的星空范围也并不相同，而对于生活在北半球三十多度的古人来说，以北天极为中心，有一个半径为三十多度的圆形天域是永远可以观测到的，不会隐没，因为北天极是幻想出来的存在，并无法观测到，所以先民便在最靠近北天极的地方寻找了一颗恒星作为标志，那就是北辰。孔子说：“为政以德，譬如北辰，居其所而众星共之。”便是这一天文学知识的反应。
古人称北辰为天极星，认为天极星是星空之主，是“帝星”，因此，天极星也成为了皇帝的象征。围绕着天极星，先民在星空中为这一位“星空之主”建造了一座庞大的星空宫殿，这就是紫微垣。
紫微垣是中垣。它以北极为中心，并以北极附近的一片星群为基础而构成。中国古人发现，北极有一颗星星是不动的，其他星星都围绕着它转，因此把这片天区选作皇宫。那颗不随天球旋转而转动的星星被古人称为天极星，成为皇帝的象征。正因如此，紫微垣的各星名称，多以以帝族、朝官、宫廷侍奉职官、甚至天帝的生活家具等名称命名，如北极、勾陈、天柱、御女、四辅、华盖、女史、柱史、北斗太尊、天牢、文昌等。
“太微”亦作大微，太微即天庭，也就是天帝处理政务之所，故此星名亦多用官名命名。如谒者、九卿、五诸侯、内屏、从官、郎将、虎贲、常陈、郎位、明堂、灵台、三台等，文武百官，一项具全，无所不有。
天市垣，顾名思义，即为天上的街市，从这一名字上便可以看出，这一区域是天上的“平民百姓”生活的区域，天市垣既是“天帝”的臣民生活之处，百业兴盛之所，也是天帝出巡，接受四方臣民朝拜之所。故此星名多以市井之物或巡市官职命名，如市楼、车肆、帛度、屠肆列肆、斗、斛、贯索等。
三垣二十八宿分区法将星空划分成了三十一个天区，这一体系星官分布比较均匀、认星便利而完整，故而这一体系一直沿用到近代。
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