在阴阳五行学说盛行之时，中国古代天文学也取得了辉煌的成就，其中不少思想内容也深刻影响了皇宫的规制与建筑布局。早在秦代，秦始皇的主要皇宫咸阳官，仿效天上的北极紫宫，其周围的各座宫殿也多仿效天上星座的位置关系。这可算是天文学影响皇宫规制的开始。到中国古代社会的晚期，皇宫规制仍受天文学思想的影响，不过更加完整周密罢了。
中国古天文学把天空四方分成四种星象，叫做四象。具体说来就是，把周天二十八宿分为每方七个星宿，每七个星宿组成一定的图象，东方七宿为青龙之象，西方七宿为白虎之象，南方七宿为朱雀之象，北方七宿为玄武（神龟）之象。
中国古代的天空分为四象
这四方四象，古人把它加以神化，分别认为它们是各方之神，所以在修建皇宫时也要遵照四方四象进行安排。比如汉代宫殿瓦当上有不少四象的图案，显示天子对天下四方的统治权。唐代长安皇城南门叫朱雀门，北门叫玄武门，都是直接用南北二象的名称。
玄武
明清的北京紫禁城，也运用了四象的原理。南门午门，又叫五凤楼，凤即朱雀的别名。北门原来也叫玄武门，到清代康熙时，为避康熙皇帝的名字玄烨的讳，改名神武门。玄武、神武，意义相同。五凤、玄武，南北位定，则四方位正，但皇帝仍嫌不足，又在御花园里立起“四神祠”，奉祀四方神灵青龙、白虎、朱雀、玄武四象。
四象的运用，表达着紫禁城为天下四方的中心，皇帝为四表八服的君主。
古天文学把四象之间的中间部分的星空分成三个部分，叫做三垣，即紫微垣（所谓的紫宫、紫极，即此部分）、太微垣、天市垣。
这三部分因左右各有一条星宿组成的藩垣，所以叫做垣，垣为墙的意思。司马迁在《史记·天官书》中就把人间社会与天上星座相比附，以太微垣为上垣，紫微垣居中为中垣，天市垣为下垣。
紫微垣为中天的中心，是天帝居住的地方。与天文相同，人间皇帝为天帝之子，天子居住的皇宫就是紫微宫。汉代的未央宫也别称紫微宫，当时已称皇宫为紫宫。古人认为天上有紫微宫，是上帝居住的地方，帝王建立皇宫，就仿效天上的紫微宫。人们在认识天文星象的同时，便将天文与人类社会联系起来。三垣既在天空中央，所以人们一直把它与京城联系起来，而紫垣因在三垣中央，所以一直把它与京城之中的皇宫等同看待。
紫微比喻皇宫，皇宫又模仿紫微星象，这在史书中有不少记载。汉代成帝宠幸董贤，二人同榻共眠，董贤把脚搭在成帝身上，天文官就发现天空“客星犯帝座”，就是说有客星侵犯了紫微宫。
史书中常说紫微宫是天帝之座，天子居住的地方。这表明紫微是天上天帝的居所，在人间则为天子的皇宫。在秦汉时，皇宫又叫“禁中”，又别称“禁内”“禁城”。
“紫”代表紫微垣或紫微宫，与禁中、禁内、禁城的“禁”字相连就叫“紫禁”。这在唐代已如此称呼，如唐代骆宾王的诗句：
紫禁终难叫，朱门不易排。
韩翃的诗句：
先朝亲与会龙华，紫禁鸣钟白日斜。
白居易诗句：
朝从紫禁归，暮出青门去。
这说明唐代“紫禁”之名广为人知。
唐代皇宫内朝部分的大明宫，有含光殿、宣政殿、紫宸殿，三殿正与三垣之数相合。从其宫前有朱雀门、后有玄武门来看，这时的皇宫也从整体上模仿了天文的紫微垣。其中紫宸殿的“紫宸”，也就是“紫微”，反映了皇宫从中心建筑模仿紫微垣直到整体建筑模拟紫微垣的发展痕迹。
明清的北京紫禁城，从总体上无疑地也是取象于紫微垣的。清代乾隆皇帝钦定的春联，太和门左门为“日丽丹山，云绕旌旗辉凤羽。祥开紫禁，人从阖阊观龙光”，右门为“鸩观祥云，九译同文朝玉陛。凤楼幻彩，八方从律度瑶阊”。
从阊阖、瑶阊可知，清代是把午门和太和门作为与紫微垣的阊阖门对应起来的。
太和殿的对联为：
龙德正中天，四海雍熙符广运。
凤城回北斗，万邦和谐颂平章。
“龙德正中天”，指的是紫微垣中“天皇大帝”星座，清代把太和殿作为与天皇大帝星座对应的建筑。“凤城”指紫微垣。“回北斗”，指以北斗环绕护卫，北斗在紫微垣左侧，护卫着紫微天帝星座。
紫微是“天子之常居”，因而紫禁城后寝部分更是严格按照紫微垣设计的。内廷部分、中央与后三宫，以应三垣之数，连同东西六宫，共为十五座宫殿，正与紫微十五星之数符合。
三垣之中，太微垣是天子布政之处，为中央政府所在地。因此，紫禁城前朝部分又借鉴了太微垣。太微垣各星座多以殿堂、公卿、将相命名，如明堂三星，帝王之明堂即天子朝政的三大殿。又有三台星座，各台二星，共三台，形象酷似三大殿下的三台。太微垣前方有左执法、右执法两个星座，其间部门叫端门，右执法之东又叫左掖门，均与人间的帝王宫殿相似。由此看来，宫殿与星垣形成了合二而一不可分割的密切关系。
三垣的另一垣为天市垣，是天帝聚众贸易之处。《周礼》以来，都规定宫殿要面向朝堂，背为市场，即把市场设在皇宫北面。北京紫禁城的后市在神武门外，明代每月逢开市，让商人来此贸易，称做“内市”，以别于皇城外的市场。内市商品一般都较贵重，如景泰蓝、成化瓷器、宣德铜器等。
紫禁城以三垣、特别是紫微垣为命名和构造布局的标准，表达了皇帝身为天子为天下根本主宰的合法性和崇高地位。