这种学说与中国古代天文学中占统治地位的天动地静观点不同。汉代曾出现过两种地动说，第一种出现在《尸子·君治》和西汉末期的《春秋纬·元命苞》《河图纬·括地象》等书中，主要把天地看成两个平行的大平板，认为天地彼此沿相反方向自转。第二种见诸《尚书纬·考灵曜》，主要内容是：“地有四游，冬至地上，北而西三万里；夏至地下，南而东三万里；春、秋二分其中矣。地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中闭牗而坐，舟行而人不觉也。”文中不仅明确指出了大地全年在空中的平移方式，而且还用坐船的经验来说明人们感觉不到大地移动的原因，与17世纪伽利略证明地动说时所用的实验一致。这也是对经典力学中相对性原理的最早表述。

在对《考灵曜》的注释中，东汉郑玄对“地有四游”说提出了更加细致的解释。他认为存在两重天球，外面一层叫“四表”，太阳附着于其内侧。往内是恒星天球，再往内是大地。每年春、夏、秋、冬四季，恒星天球依西-北-东-南的次序沿四表内侧平移一周，大地则按相反次序也平移一周。同时，大地每年还相对于恒星天球上下升降，冬至升到最高，夏至降到最低。春、秋二分时，恒星天球与大地先后在西、东两处相遇，正好处在恒星天球的中心。到冬、夏二至时，它们之间的距离变得最远。利用这种模型，实际可以对一年中的寒暑变更和太阳中天高度的变化作出定性解释：冬至时地升到最高，太阳南中天的高度即变得最低；同时，地也移到最北边，离太阳距离远了，气候变得最冷；夏至时则正好相反。

唐代《开元占经》中记录了后汉姜岌的一种地动说，所依据的也是上述“四表-恒星天球-地”式的模型，认为日道位于四表上，太阳每日沿它运行一周。春秋二分时，地与恒星天球位于四表中心，天赤道与四表上的日道处于同一平面之内。春分之后，地与恒星天球同步南游，并同步下降，到了夏至移到最远。这时，天赤道相对于日道移动了24度，正好是浑天说中夏至太阳到天赤道的距离，也就是黄赤交角的大小。夏至之后，地与恒星天球沿原路返回，秋分时回到四表中心。秋分之后的运动可以依此类推，只不过移动方向是向北，同时向上。

五代邱光庭在《海潮论》中把地动说纳入自己的浑天模型，试图以一年内海水推动大地围绕天球中心的上下移动来解释四季昼夜长短的变化，以一日之内大地相对于海水的上下沉浮来解释潮汐的成因，并把两种运动都归因于元气的作用。北宋张载在《正蒙·参两》中提出了与邱光庭相同的观点，并认为地还存在自东向西的“左旋”，试图以此解释“恒星河汉回北为南，日月因天隐见”的原因。

地动说在宋代以后流传甚广，引发了不少讨论。明末黄道周（1585～1646）在《三易洞玑》中试图以地动说解释岁差的成因，清初方以智（1611～1671）在《物理小智》中提出了类似观点，并与当时波兰传教士穆尼阁（Jan Mikołaj Smogulecki，1610～1656）私下传授的日心地动说联系起来。但另一方面，宋元之交，张载的地动观点受到了黄瑞节的批判。明代王廷相（1474～1544）在《浑玄考》中也质疑：“如果地真的存在移动，那星辰的位次岂不是要有大变移吗？但北极、北斗、天汉等的位次未尝显示出过任何变化，所以四游三万里的说法难道不是错误的吗？”