《敦煌星图》（甲本）是迄今为止存留的最古老的星图，大约绘制于唐中宗时期。此卷绘十二时角星图各一幅，北极区星图一幅，展示了从中国可见的整个北天星空，标注了约1339颗星星的位置，另有云气图二十五幅，附占文，星图后还画有一电神。1907年，此卷被斯坦因带到英国，送交伦敦大英博物馆（S.3326）。
敦煌藏经洞共出土了两幅精美的古代星图，一幅被斯坦因盗去，现藏于英国图书馆的《全天星图》；一幅是现藏于敦煌市博物馆编号为汉文写经类58号的《紫微垣星图》。《全天星图》是现存记载星数最多(1359颗)、也是最古老的一幅星图。图为彩绘，囊括了当时北半球肉眼所能看见的大部分恒星。绘制时间当在公元705—710年间。《全天星图》的绘制办法是把北极附近的星画在圆图上，把赤道附近的星画在横图上。这种办法一直沿用到现代。李约瑟在比较该图与欧洲各国星图后说：“欧洲在文艺复兴以前可以和中国天图制图传统相提并论的东西，可以说很少，甚至简直就没有”。《紫微垣星图》也是彩图。画有两个同心圆，外圆直径约26厘米。图中的星点用红、黑两种不同颜色表示。根据推测，这幅星图观测地点的地理纬度在北纬35度左右，相当于长安和洛阳等地。
发现于敦煌藏经洞中的《全天星图》，又称《敦煌星图甲本》，为绢本彩色手绘，长1.98米。整幅星象图从12月开始，按照每月太阳所在的位置把赤道带附近的天区分成12份，每一份投影到一张长方形的平面图上。整幅星象图描绘了超过1300颗星星，包括人类肉眼很难观察到的微弱星星。在每月星图之间，还附有文字，说明太阳在12次起点和终点的度数。 例如，在倒数第二张星图上，画着北斗星群组，上面清楚标示着“太一、天一、相、三公、天庆、六甲、天柱、吏”等古人给这些星星起的名字。在这张星图的右侧，竖式写着：自升十二度……辰在丑…… 此外，北极附近的紫微垣以北天极为中心投影到了一张圆图上。这种把北天极附近的星空画在圆图上，把赤道上空的星空画在横图上的画法，一直沿用至今日的地理绘图。
令人惊奇的是，研究显示，敦煌星图上恒星的位置并不是按照测量数据点定，而是用眼睛估计星与星之间的相对距离而描绘的，但极为精细。据推测，这幅星图观测地点的地理纬度在北纬34度左右，观测地点可能是现在的西安或洛阳的观测台。
这幅现存世界最古老的手绘星图，比欧洲发现的星图要早几个世纪。西方学者表示，欧洲只有到文艺复兴时代后，借助望远镜的发明，所绘制的星图才可与《全天星图》相比。很难想象，中国天文学家早在1300多年前就已凭肉眼绘制出如此高水平的星图。
