进入春秋战国时期，我国学术界的思想异常活跃，诸子百家纷纷提出了各自新的学说。其中有代表性的学说包括，《老子》提出的宇宙物质起源学（有生于无），《墨子》进行的光学（小孔成像原理）、机械学研究，《庄子·天下》记载的各派学说（涉及到物质的微观结构和宏观结构等多方面的数理逻辑思辨课题，诸如原子论、相对论、运动论、多维空间论等等，可惜各学派学者的原著已经失传），《计倪子》记载的气候经济学（根据木星12年绕太阳一周所引起的降雨量周期变化，提前准备开展相应的经济贸易活动），以及《尸子》记述的平面几何、测量学，《列子·汤问》等篇关于天地结构、宇宙万物、远方异国的种种思考和忧虑（杞人忧天），等等。
对比之下，屈原在《天问》中提出的自然科学方面的问题，与春秋战国其它学者相比，有着许多新的内容和特点；其中有些思考，即使在今天仍然有着现实的价值。
1、提出了信息传输问题：“遂古之初，谁传道之”？没有人类的时候，天地形成的信息是如何传输的呢？这个问题今天仍然没有得到很好的解决。
2、提出了认识论的问题：“上下未形，何由考之”？人的思维是一种建立在符号体系上的思维，而符号只能描述具体的有形的事物，难以描述无形的事物，而这正是人类认识宇宙起源的一个重大障碍。
3、关于九天，王逸在《楚辞章句》解释为：“九天，东方昊天，东南方阳天，南方赤天，西南方朱天，西方成天，西北方幽天，北方玄天，东北方变天，中央钧天。”古代传说天有九重，九天是天的最高层。一为中天，二为羡天，三为从天，四为更天，五为睟天，六为廓天，七为咸天，八为沈天，九为成天。“疑似银河落九天”中的“九天”就应取此解。《吕氏春秋》曰：天有九野，何谓九野，中央曰钧天，东方曰苍天，东北曰变天。北方曰玄天，西北曰幽天，西方曰皓天，西南曰朱天，南方曰炎天，东南曰阳天。不过，这种解释并不符合屈原所说的天有九重。
事实上，我国古人很早就产生了天有九层的观念，但是最早见诸于文字的是《天问》的“圆则九重，孰营度之”、“九天之际，安放安属”。这里涉及到宇宙的空间深度和天上物体彼此之间的距离问题，从视觉直观的角度来说，古人所说的九重天大体可以分为如下九个层次：距离大地最近的是云雾雷电（我国古代经常把气象归入天文现象），然后是月亮，接下来是内行星（水星、金星，它们能够出现在太阳之前，形成凌日现象，表明它们比太阳近）、太阳、外行星（火星、木星、土星）、彗星、亮的恒星、暗的恒星，最遥远的是模糊的星云。
需要说明的是，我国古代天文学非常发达，七八千年前就能够根据四颗恒星判断四季（尧典四星），4000年前就已经测定出木星12年绕太阳运转一周，最早的日食记录、太阳黑子记录、哈雷彗星记录，以及最早的星表（战国时代甘德、石申编制）都出现在中国。
《天问》涉及的地理知识和地理范围，也有许多值得注意的内容。其一，“东西南北，其修孰多？南北顺椭，其衍几何？”这里涉及到地球赤道直径与两极直径的长短问题，以及大地的曲率问题，表明当时人们已经有了大地是球体的观念。其二，“日安不到？烛龙何照？”这实际上描述的是极地（对我国来说是北极）地区每年有半年时间没有阳光照射的现象。其三，“何所冬暖？何所夏寒？”这可能是我国古代有关南半球情况的最早记录。
有趣的是，在春秋战国诸子百家中，唯独屈原的著作出现了许多与《山海经》相同的内容，例如烛龙的故事、巴蛇吞象的故事等；这或许可以表明，自从王子朝携周室典籍奔楚之后，只有楚国的大臣才有机会读到《山海经》。
《天问》涉及的历史内容，具有非常高的史料价值。在这个问题上，许多学者都赞成郭沫若的观点，即凡是《天问》出现的内容，都可相信是先秦的真实资料。
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