提高星图的绘制技术和质量一直为天文学家所重视，魏晋时对于实测星象很有成就，多为后世所引用。孙吴、西晋时太史令陈卓是其中的佼佼者。陈卓星图是圆形盖天式星图，这种星图在汉代已初具规模。随着对天空星象的长期观察，人们对全天星象的认识得到不断的发展，星图所记录的星辰数目亦逐渐增多，至陈卓星图发展到一个高峰。陈卓的工作成果一直为后人所沿用。刘宋元嘉年间，太史令钱乐之铸浑天铜仪，“以朱黑白三色，用殊三家（甘、石、巫咸三家），而合陈卓之数”[7]，采用的就是陈卓星图。
虞喜（281—356年），字仲宁，东晋会稽余姚（今浙江省余姚县）人。其家族成员对天文多有研究，族祖河间相虞耸曾撰《穹天论》，有一定的知名度。虞喜“博闻强识，钻坚研微，有弗及之勤”[8]。约在东晋成帝咸康年间（335—342年）发现了岁差现象，所谓“岁差”是指每年冬至太阳所在位置不是恒定不变的。虞喜通过同一时节星辰出没时刻与古代记录的比较，发现恒星的出没比古代提前了，这说明二分（春分、秋分）点与二至（冬至、夏至）点已向西移动。由此他推断出：太阳每年视运动一周天，并非就是冬至一周岁。由于冬至点西移，太阳从一年冬至到第二年冬至，并没有回到原来在恒星间的位置。他根据历史记录推算出太阳冬至点位置每50年里向西移动1度。这个数字只是概略值，比现代天文学所知道的精密值约短了20多年。查岁差是黄赤交点在黄道上逆行的现象，和太阳运动没有直接关系，由于我国古代天文学用赤道坐标表示太阳的位置，因而冬至点也用二十八宿的相对位置来决定。这样，只要检查过去的记录，就能看出冬至点位置有系统的移动，即岁差现象。所以虞喜不是从理论上推断岁差的出现，更不可能真正了解和解释岁差的成因，但是作为我国天文学史上第一次对岁差规律的探索，虞喜的发现是很可贵的，其意义重大，并对以后修正历法、提高推算精度有重要的作用。此外，虞喜还发扬了古代的宣夜说，撰《安天论》，其中不乏卓越之见。
何承天（370—447年），东海郯（今山东省郯城县）人。刘宋时历官尚书左丞、衡阳内史、著作佐郎、太子率更令，领国子博士等职。他博通经史，尤精天文律历，在天文学上最大的贡献是制定了定朔法。我国古历法都用平朔法，或称经朔法，即大月、小月轮流交换，有时接连两个大月，使每个平均朔望月为29.5306日。由于日月运动不均匀，所以用平朔法就会发生历法与月相盈亏不一致的现象。何承天通过精确计算日月的实际位置，从它们的关系来定朔日及月的大小，此所谓定朔法。由于遭到当时保守大臣的反对，此法未能施行，但它得到进步天文学家的支持，对后世有较大影响。何承天还编撰了《元嘉历》，于刘宋元嘉二十一年（445年）正月颁行。过去的历法都以上元时候作为推算五行星的起点，而《元嘉历》则五行星各有其起点而且都不一样，这是它进步的地方。
何承天在计算技术方面亦作出了一些改革，颇有功绩。我国古代计数，1以下的小数都用分数表示，而用分数表示实测数值时，未必能够正确表示出来，往往误差很大，何承天想出了一种全新的算法叫做调日法，用此法演算可以得出与实测值完全一致的分数，对后世历家影响很大。
北齐时，民间天文学家张子信发现了日行盈缩现象，即太阳、五行星运动不均匀现象。张子信，清河（今河北省清河县）人，“学艺博通，尤精历数”[9]。为避葛荣之乱，隐居在一个海岛上，经过30余年的观测，发现了日行盈缩现象。在他之前，天文学家都采用太阳每天运行一度的平均值，有时这和太阳的实际位置相差颇大。张子信指出：“日月交道，有表里迟速，五星见伏，有感召向背。”“日行在春分后则迟，秋分后则速。”[10]虽然他对日行迟速的具体测定不十分正确，对这种天文现象的描述和解释还很幼稚，但却是我国古代关于太阳和五星视运动不均匀性的最早描述。他的这一发现，与东汉末月行中心差现象的发现，在我国天文学史上都具有划时代的意义，并对后世历法的改进产生了深远的影响。史载“后张胄玄、刘孝孙、刘焯等，依此差度，为定入交食分及五星定见定行，与天密会，皆古人所未得也”[11]。
