由于阅历丰富和创业艰难，唐太宗不相信祥瑞异灾之说，而更注重人事和现实政治。唐后期的宰相李德裕（787～850）写过专门的文章《祥瑞论》，反对芝草是祥瑞的说法。与先秦和秦汉时代相比，异灾和反常天象已不如战国和秦汉时代那样被大臣们认真地视为一种政治问题而向帝王提出，这说明“天人感应”的思想虽然没有被彻底否定和超越，但却表明对待自然现象的一种更为科学和清醒的态度已经出现。这显示了时代的进步。
在天文学研究方面，唐代人也采取了更为认真的态度。初唐吕才（600～665）设计了新的漏壶用以计时；李淳风对落下闳、张衡等人的浑天仪以及北魏的铁制水准仪作了改进，使之成为转动自如的六合仪。另外，在高宗时李淳风还编制了麟德历，按太阳和月亮位置的真正相合时间确定朔日，月的安排不再以29天和30天相间。根据敦煌发现的初唐时的《敦煌星图》，当时的天文学家对前代的星图作了研究，这份星图（1907年被英国人斯坦因拿走）上标有1350多颗星，是当今所存的世界古星图中星数最多的一个。但从星的位置的准确度来看，制作者大概主要是抄写整理古代图本，自己没有做细致的观测。还要提到的是，初唐的大天文学家李淳风也是当时唐太宗所信任的占卜大师，他写了占星著作《乙巳占》，又撰写了一部天文学史方面的名著《晋书·天文志》。据说他“每占候吉凶，合若符契，当时术者疑其别有役使，不因学习所致，然竟不能测也”（《旧唐书·李淳风传》）。他甚至还用自己巧妙的言辞并借口卜象已成，劝阻了唐太宗根据传言想要进行的一次清洗所谓“女主武王”（暗指武则天）的活动。李的成就说明唐代的天文学是和占星术携手前进的。
如果说初唐的李淳风是一个集天文学家和占星家于一身的人物，盛唐时期的另外两个人——瞿昙悉达和张遂（一行和尚）则分别为唐代的占星术和天文学做出了最大的贡献。
初唐时印度的天文学和数学传入了中国。中国数学方面的10进制位值记数法可能就是此时传向印度和阿拉伯世界的。许多印度和中亚的学者也曾在唐的司天台工作，最有名的是印度人瞿昙姓一家。这家有四代人连续在唐的司天台任职，其中瞿昙悉达翻译了印度的九执历，还于714～724年间写成了中国历史上最大的一部占星著作《开元占经》（共120卷）。该书全面辑录了中国古代关于宇宙理论的各家成果以及大量天体、天象、气象变化的记录及其占卜判断术文，还有包括印度九执历、初唐麟德历在内的29种历法的基本数据以及其他占候术文，是一部名副其实的占星术的经典。书中，天文知识和天人感应的思想融为一体，天上的恒星分野同地上各个地区的分野在位置和名称上相互对应，日月五星和流、彗、妖（彗星的变种或新星）、客（新星）等星以及恒星天象的正常运动和反常变化都与帝王、国家和社会生活中的吉凶祸福相关联，表明中国的占星术就是王朝命运和天下军国大事的预测学和解释学。
从科学史的角度看，占星术是置身于茫茫宇宙的人类在国家出现之后仍然不能完全从理性的角度把握和理解社会历史发展过程的趋势和突发事件以及人生的吉凶祸福时试图预知其征兆和端倪的一种尝试。由于日月和头顶的星空对人类是可望而不可即的，所以，它们对人类来说就永远充满了诱惑和神秘。从占星术“究天人之际”的目的看来，它与真正科学的目标并非背道而驰；但由于它完全基于“天人感应”的理论基础而偏离了“天行有常”的认识轨道，这样便使它从整体方向上陷入了一个认识论的误区，也使其中所包含的科学探索进入了迷途。《开元占经》的丰富内容还表明，占星术对天区的划分、对星座的命名和其间秩序的确定一方面反映了人们在“以己度天”时将社会文化的色彩投射到星空之中，尤其反映了中国占星术由于其主要为天子皇朝服务的特殊角色而染上了浓厚的政治文化色彩。与此相应，占星术作为天子皇朝不可甩开的一根神杖，在得到皇朝特殊眷顾的同时也因为皇朝服务的狭隘的神圣目的而限制了其中科学成分的生长。但是，从社会文化生活中投射到占星术领域的灵光，却反过来也反射到了社会文化的其他领域而丰富了其多彩的内容。这一点在唐代也是十分突出的。
张遂作为唐代大天文学家曾因不愿与权贵武三思合作而入寺为僧，并在游学时又学了不少天文、算学知识，玄宗当政后，他被请入朝主持天文方面的大事。他和梁令瓒（蜀人，官居府兵曹参军）合作创制了能测量天球黄道坐标的黄道游仪，用这个仪器测量了28宿距天球北极的度数，在世界上第一次发现了恒星位置变动的现象。在725年，张、梁二人又制成了以漏水转动的浑天铜仪，这个仪外面的两个轮子上缀上了日月，其转动的周期和日月转动与会合的实际日期基本相合，铜仪上的两个木人一个每刻一击鼓，一个每时辰一撞钟，这实际上是张衡水运浑象以来水力驱动的天文仪器的发展，也是初步完善的一种机械天文钟。张遂最重要的工作是组织了一次大规模的天文大地测量。这次测量的地域范围从北方位于中亚的铁勒到南端的交州，测量的内容是散布在唐疆南北的12个点的北极高度，冬至、夏至、春分、秋分时太阳在正南方时的日影长度。测量后的数据纠正了前人关于“南北地隔千里，影长差一寸”的估测说法，实际上第一次测出了地球子午线1°的长度。在727年，张遂于两年前着手编修的大衍历草稿完成，这部历法以隋代刘焯的皇极历为基准，数据准确，计算精确，集中了作者的心血，它的结构体系一直到明代参考西方历法之前，还是后世历法研究者们的主要蓝本。
如果从整个科学史的角度来评价当时天文学家们的工作，就可以看出，隋代的刘焯、张胄玄（608年制大业历）和唐代的李淳风、张遂、郭献之（726年制五纪历）、边岗（893年制崇玄历）等历法编制者都能进行精确的天文计算，通过他们的工作，某些天文数字的精确度一直在提高，历法和日月食预测的准确性也在提高。人们把目标过于放在数据的精确性方面了，而没有注意从整体上把所有数据和新的观测材料综合起来思考，没有去思考大地和日月星的确切关系及根本运动规律。实际上，汉代以前的中国先知们曾经留下了伟大的论天三说、关于地动的猜想、关于“大九州”的猜想等思想闪光。汉代以后中国的科学界已经越来越倾向于注意和发展那些成熟和具有明显的实际应用性的成果，却常常忽视先人们那些直觉性的天才思想闪光。这大概是文明成熟的历史代价。唐时大量传入的印度和中亚文化中的新鲜科学知识也还不足以动摇中国科学界的传统信念。
我们再把目光投向唐代的哲学家，发现他们的主要精力放在文化性的事物方面，即使是牵涉到宇宙和天的问题，他们也对天文学家的计算数据甚至新的发现不够注意。一方面，这显然是因为天文学家们的工作同天子皇朝的特殊关系使他们的发现和知识常常局限在一个很小的圈子里，圈外人不易了解新的天文发现。另一方面，外界的新的哲学和思想也不容易影响天文学。唐后期王叔文（753～806）改革集团中的刘禹锡（772～842）和柳宗元（773～819）对天的问题很关心。刘禹锡写了《天论》，柳宗元写了《天说》，他们二人的主要目标是和相信天命说的古文学家韩愈（768～824）辩论。韩愈虽然相信天命说，但他又在佛教盛行的时代坚持反佛。柳宗元和刘禹锡的思想继承了中国历史上朴素的唯物主义。柳宗元鼓吹元气说，把阴阳二气的相互作用看成万物生成和变化的原因，甚至认为宇宙的东南西北远极无方，但他不考虑日月星辰的结构问题，只把日月星辰的排列和运行以及山崩地震等自然现象一起归结为与神和人事无关的东西，这是明显的进步。刘禹锡的认识更进了一步，他不但和辩论对手韩愈一样批判了佛家的“空”，而且批判了道家的“道”。他认为“天之所能者，生万物也；人之所能者，治万物也”，人和天的关系是“交相胜，还相用”，这是明显地反对被动服从天命。另外，刘禹锡提出了几个重要的概念——数、势、理之间的关系。他在《天论》中写道：“夫物之合并，必有数存乎其间也。数存，然后势形乎其间焉”，“以理揆之，万物一贯也”。这里的理是指事物存在的合理性，数就是规律性，兼有定性定量两层含义，势便是规律。然而，古代的学者们对理、数和势之间的关系没有过多的深究，连刘禹锡自己也没有，这样就使他闪光的思想只是和荀子、王充等先哲的思想辉映在一起，虽更具光彩，却未能彻底超越先哲。