《山海经》所说的“星辰”，是指北斗和金木水火土五大行星以及恒星中的二十八宿。《山海经》中虽未具体提到北斗和北斗柄指向的观测，但在《山经》之首的《南山经》“凡鹊山之首，自招摇之山，以至箕尾之山，凡十山”中，不仅提到了二十八宿东方苍龙七宿中的箕宿和尾宿，而且提到了北斗柄“招摇”，可见当时的古人对北斗并不陌生。从河南濮阳西水坡45号墓葬中，用两根人胫骨和蚌壳摆塑成的略呈三角形的斗魁的北斗图像来看，几千年前的古人，就已熟练地掌握了运用北斗柄的指向变化来定时间和节气的技术，而且从北斗星的斗魁“略呈三角形”，还可证实，当时人们对北斗星的观察已经积累了相当长的历史经验，到《山海经》成书之时，北斗及“三辰”授时体系早已成为妇幼皆知的常识。
《山海经》成书前的古人，不仅懂得以“日月星辰之行次”来记“四时”（春夏秋冬），而且还早在距今六七千年前，就将四方、四象、四时、四方之风、四方之神及阴阳、五行、干支和九宫八卦、四正、四维、八节等等概念有机地组合在一起，形成了一个完整、严密而科学的天象授时体系。如东方甲乙木，其象苍龙，其时为春，其神句芒，其卦为震，四正为春分，四维为立春、立夏。南方丙丁火，其象朱雀，其时为夏，其神祝融，其卦为离，四正为夏至，四维为立夏、立秋。西方庚申金，其象白虎，其时为秋，其神少昊、蓐收其卦为兑，四正为秋分，四维为立秋、立冬。北方壬癸水，其象玄武，其时为冬，其神禺强，其卦为坎，四正为冬至，四维为立冬、立春。中宫戊巳土。
我国属于北半球，中部腹地，特别是中原地区都处在北回归线的南北地带。我们都知道地球绕着太阳转，但我国先民认为，是太阳绕着地球，在地球的南北回归线之间作“之”字形运转。当太阳处在南回归线的上空时，这天是一年中白天最短的一天（“日短星昴”），即为“冬至”。冬至以后，太阳即向北回归，当太阳移到地球的赤道上空时，这天昼夜平分（“日中星鸟”），即为“春分”。春分之后，太阳继续北移，当太阳移到北回归线的上空时，这天白天最长（“日永星火”），即为“夏至”。夏至之后，太阳即掉头向南移动。当太阳移到地球赤道上空时，这天又昼夜平分了（“宵中星虚”），即为“秋分”。秋分之后，太阳继续南移，当太阳回到南回归线的上空时，这天便是第二个（即下一年的）冬至了。因此，从我国人民（特别是中原地区人民）的视角来看，正东方向和正西方向就是北回归线的东西两极。从太阳的视角来说，当太阳出现在地球赤道线的上空，即夏历二月的“春分”或夏历八月的“秋分”，这时太阳的方位，日出则为“东南隅”，日落则为“西北隅”。春分和秋分昼夜平分，白天和夜晚的时间一样长。《汉乐府·陌上桑》中“日出东南隅，照我秦氏楼”说的正是二月春分日出时的情景。《周髀算经》云：“冬至昼极短，日出辰而入申”“夏至昼极长，日出寅而入戌”（即冬至日出东南而没于西南；夏至日出东北而没于西北）。据此，我们可以推断，《大荒东经》中东方之神“析丹……处东极以出入风”所司的时节是谷雨；《大荒南经》中南方之神“处南极以出入风”所司的时节是大暑；《大荒西经》中西方之神“石夷……处西北隅，以司日月之长短”所司的时节是秋分；《大荒北经》中北方之神“处东北隅以止日月，使无相间出没，司其短长”所司的时节是夏至。
《海外东经》载：“（禹）帝命竖亥步，自东极至于西极，五亿十万九千八百步。竖亥右手把算，左手指青丘北。”又据郝懿行引刘昭注《郡国志》云：“《山海经》称禹使大章步自东极至于西垂。二亿三万三千三百七十一步。又使竖亥步南极北尽于北垂，二亿三万三千五百七十五步。”而《淮南子·地形训》亦曰：“禹乃使大章步自东极至于西极，二亿三万三千三百七十一步。使竖亥自北极至南极，二亿三万三千五百七十五步。”“东极至于西极”（或西垂），所指正是地球北回归线的东西两极。据此可知夏禹时代，曾组织人们（如竖亥和大章）对地球的北回归线和南北子午线的长度进行过实测。
《山海经》全面总结并运用了自炎黄、少昊、颛顼、帝喾以来“谓以天之七曜（即日月五星），二十八星（宿），周于穹圆之度，以丽十二位”（《隋书·天文志》），“建五行，起消息，正闰余”（《史记·历书》），“正四时”“分八节”“期三百有六旬有六日，以闰月定四时成岁”（《尚书·尧典》）的完整而科学的“观象授时”体系，这种观象授时体系具有极强的实践性、科学性、系统性与精确性。
在纪时方法上，《山海经》不仅采用了共工“步十日四时”，即以十日为一旬、三旬为一月的十天干纪日法和十二地支纪月法，还采用了春夏秋冬“四时”以及“八节”与二十四节气为一年、十二年为一周期的岁星和太岁纪年法等。有人认为，甲骨文“四方风刻辞的存在，正是商代有四时的最好证据”。并说四方“四名本身，便蕴涵着四时的概念”。其实，关于“四时”即春夏秋冬的概念，早在炎黄和少昊之世，就已十分明确，如“黄帝调历以前，有上元太初历等。皆以建寅为正，谓之孟春也”“黄帝得宝鼎神策是岁巳酉朔旦冬至，得天之纪，终而复始”“凤鸟适至，故纪于鸟，为鸟师而鸟名。凤鸟氏，历正也。玄鸟氏，司分者也。伯赵氏，司至者也。青鸟氏，司启者也。丹鸟氏，司闭者也”。“分”指春分和秋分，“至”指夏至和冬至，“启”指立春和立夏，“闭”指立秋和立冬。夏禹和伯益所作的《五藏山经》也反复出现了春夏秋冬四季。如《南山经》云：“（南禺之山）有穴焉，水出辄入，夏乃出，冬则闭。”《西山经》云：“西北三百里曰申首之山，无草木，冬夏有雪。”《北山经》云：“教水出焉……是水冬干而夏流”。可见“四时的概念”到商代才“正式”出现的说法，恐怕是太晚了点。
以子丑寅卯十二辰（支）为一周期的岁星和太岁纪年法，最先是依据木星（亦称岁星）行经一周天为十二年来计算的。岁星纪年法是将木星绕地球运行的一个周天均匀划分为星纪、玄枵、娵訾、降娄、大梁、实沉、鹑首、鹑火、鹑尾、寿星、大火、析木十二次（亦叫辰或官）以代替子丑寅卯等十二支，即十二辰。当木星（岁星）运行到“星纪”范围，这年就叫“岁在星纪”，运行到“玄枵”范围，这年就叫“岁在玄枵”。从历史典籍所载：“（颛顼）岁在鹑火而崩，葬东郡”（《史记·五帝本纪》索引），以及“（成汤）伐桀之岁……岁在大火，房五度”（《汉书·律历志》）和“武王伐纣，岁在鹑火”（《国语·周语》）等等来看，我国的岁星纪年法，至少从颛顼时代就已施行了。《海内经》云：“炎帝生炎居……戏器生祝融，祝融生共工，共工生后土”，“后土生噎鸣，噎鸣生岁十有二”。《大荒西经》曰：“大荒之中，有山名曰日月山，天枢也……日月所入。有神人面无臂……名曰嘘。颛顼生老童，老童生重及黎。帝令重献上天，令黎邛下地。下地是生噎，处于西极以行日月星辰之行次。”（噎即噎鸣）《大荒西经》还说：“大荒之中有龙山，日月所入。有三泽水，又曰三淖，昆吾之所食也。”史书记载，祝融就是重黎和吴回，而昆吾是吴回之孙、陆终之子。如此则噎显系重黎及其后人所化，而昆吾“无右臂”（《大荒西经》：“有人名曰吴回，奇左，是无右臂”），是住西方龙山主司日月之所入者。而处大荒之中（西极）的“日月山”，司“日月所入”（即日月之行次）的“噎”，同样是一位“无臂”的神人，而且这位神人还是“世叙天地而别其分主者”的（重）黎“下地”时所生。由此可见，这个“生岁十有二”的噎鸣及“祝融降四神，奠三天”“步十日四时”是“格天化”（《楚帛书·乙编》），即将一年分为春夏秋冬四季，一月分为上中下三旬和木星（即岁星）十二年行经一周天神话化。“令重献上天，令黎邛下地”（献者举也，邛者抑也），说的就是颛顼之时，重黎和吴回把“九黎乱德”时期，天文历术方面出现的混乱状况纠正过来，“使复旧常，无相侵渎”即所谓“绝地天通”。
太岁纪年法，可以说是对“岁星纪年法”的改进。同是以子丑寅卯等十二辰为一周期，其“十二岁阴名”依次为困敦、赤奋若、摄提格、单阏、执徐、大荒落、敦群、协洽、涒滩、作噩、阉茂、大渊献。当“太岁”在子，这年便叫困敦之年；太岁在丑，这年便叫赤奋若之年；“太岁”在寅，这年便叫摄提格之年等等。既然《海外南经》已经记载了“经之以星辰，纪之以四时，要之以太岁……圣人能通其道”的情况，那么，太岁纪年法同岁星纪年法一样，亦是几千年前的事了。
《山海经》所记载的通过观测“日月星辰之行次”的变化规律来调配和计量年、月、日、时的“敬授民时”法，具有极强的实践性和科学性。我国的天文历术，就是将这种长期客观实践上升为理论的科学产物。