浑天说的基本思想可以上溯到战国时期，成书于公元前4世纪的《慎子》中曾说：“天体如弹丸，其势斜倚。”谈到天体是球形的。在《庄子·天下篇》中惠施曾说：“南方无穷而有富”，就含有地球是球形的思想的萌芽。到西汉制定《太初历》时，浑天说的基本理论已经被官方采纳，首倡者为落下闳等人。

浑天说认为天是一个封闭的球壳，地处于其包围之中，天球每天绕过南北天极的轴线自转一周，而且可以带着日月星辰穿行地下。东汉的张衡对浑天说作了最明确、最详尽的阐述：“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而主，载水而浮。周天三百六十五度又四分度之一;又中分之，则一百八十二度八分度之五履地上，一百八十二度八分度之五绕地下，故二十八宿半见半隐。其两端谓之南北极。北极乃地之中也，在正北出地上三十六度。然则北极上规，经七十二度，常见不隐。南极天之中也，在正南入地三十六度。南极下规七十二度，常伏不见。两极相去一百八十二度强。天转如毂之运也，周旋无端，其形浑浑，故曰浑天也。”这段话是浑天说的纲领。它用鸡蛋来比喻浑天的模式，天像弹丸，地像鸡蛋中的黄。天包着地，如鸡蛋壳包裹着蛋黄。天靠气支撑，天内充满了水，地则浮于其上。

浑天说克服了盖天说的种种不足，它在天体测量，在宇宙论方面，都比盖天说优越得多，可以说，它是历史的发展。具体说来，浑天说的宇宙图式对于太阳位置的四季变化，太阳的东升西落，昼夜长短的变化等一系列天文现象，都提供了比较圆满的解释，轻而易举地解决了盖天说无法解释的一些问题。同时，它为我们提供了一个与现代球面天文学中的天球模型基本相同的浑天模型，这种模型为精确观测、记录、分析、预报天体的运动情况提供了一个基本正确的参照系统，为古代理论天文学的发展提供了较为广阔的前景。公元180年前后，东汉蔡邕在给皇帝的上书中，对古代的宇宙学说做了一个简单的总结，充分肯定了浑天说，他说：“言天体者有三家：一曰周髀，二曰宣夜，三曰浑天。宣夜之学，绝无师法。周髀术数具存，验天然多所违失，故史官不用。唯浑天者，近得其情。”将浑天说同其它学说比较起来，比较符合实际观测情况，这也是浑天说在古代的生命力之所在。浑天说自产生以后，就同盖天学说争论不休，有时甚至盖天说重又占了上风，如南北朝时梁武帝萧衍(502～557)就反对浑天说，提倡盖天说;有的学者竟将浑天说与盖天说合二为一。直到唐时，僧一行主持了全国范围内的大地测量，以实测数据为依据，才彻底否定了盖天说，使浑天说成为我国占统治地位的宇宙学说。但浑天说仍有许多不足，有些现象无法做出令人信服的解释。但它相对于盖天说来说，是一个巨大的进步。

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