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近代西方把关于宇宙演化的理论称为宇宙论（Cosmology），包括宇宙结构、宇宙生成的学说。如果说理是朱熹哲学逻辑结构的最高范畴，那么，宇宙论是理借助于气生成天地万物的重要一环。朱熹哲学是本体论和宇宙论的结合，两者并不分离，体现了中国哲学的特色。
  朱熹的宇宙论，主要有两方面，一是宇宙结构的理论；二是宇宙演化的理论。
  （一）宇宙结构理论
  据《晋书·天文志》记载，汉以来，中国关于宇宙结构的理论，共有三家六说，“古言天者有三家，一曰盖天，二曰宣夜，三曰浑天。”（《晋书》卷十一，《天文志上》）除此三家三说之外，还有虞喜的安天论，虞耸的穹天论，姚信的昕天论。
  这几种宇宙结构理论以及它们之间的争论，一直延续下来。宋代张载根据当时自然科学的发展和宣夜说的启发，认为地球不是浮在水面而是浮在气中。“地在气中，虽顺天左旋，其所系辰象随之。”（《正蒙·参两》）“地有升降，日有修短。地虽凝聚不散之物，然二气升降其间，相从而不已也。”（同上）地在气中悬浮着，且不停地运动。张载的宇宙结构理论，是浑天说和宣夜说的结合。
  朱熹的宇宙结构论继承张载而有所创发。他说：“但天之形，圆如弹丸，朝夜运转，其南北两端，后高前下，乃其枢轴不动之处。”（《楚辞集注》卷三，《天问》）“黄帝问于歧伯曰：‘地有恁乎？’歧伯曰：‘大气举之’亦谓此也。”（同上）天圆如弹丸，与浑天说的天如鸡子相似，而非拱形的盖子；地不是如浑天说所言浮在水中，而是与宣夜说相似，在气之中。中国古代的气，是以气体为模型来进行思维的，它与古希腊罗马以固体为模型来思维，大异其趣。固体有不可入性；而气体有可入性。固体可以作为另一物体的浮载体而使其不下坠；气体在古人看来是不能作为另一物体的载体的。既然如此，气如何举地而不使下坠呢？这个问题在朱熹之前并未完满解决。朱熹把气作为不断运动的气体，气急速运动便产生一种托举地的能量。“地则气之渣滓，聚成形质者，但以其束于劲风旋转之中，故是以兀然浮空，甚久而不坠耳。”（《楚辞集注》卷三，《天》）气如劲风旋转，把地托起而不下坠。朱熹把整个宇宙设想为动态结构，超越前人。此其一。其二，气极紧密，故地不下坠。他说：“其气极紧，故能扛得地住；不然则坠矣。气外须有躯壳甚厚，所以固此气也。”（《朱子语类》第2548页，卷一百）以进一步说明地不下坠的原因。
  朱熹宇宙结构理论的阐述，对盖天、浑天两说都有所改造。这个改造基于对此两说自身矛盾的揭示：“浑仪可取，盖天不可用。试令主盖天者做一样子，如何做？只似个雨伞，不知如何与地相附着。若浑天，须做得个浑天来。”（同上第27页，卷二）盖子似的天怎样附着地，仅是个想象。朱熹便与宣夜相结合，亦与他的哲学逻辑结构相适应，认为天亦是气构成的。他说：“盖天只是气，非独是高。”（同上第395页，卷十八）人在地上看，是高，其实“天只管转来旋去”（同上）。天的旋转，亦即是气在旋转。
  天是气，地亦是气构成，天与地同质同构。促进天地在运动中互相依托，互相渗透，而不致分离或下坠。他说：“天包乎地，其气极紧。试登极高处验之，可见形气相催，紧束而成体。但中间气稍宽，所以容得许多品物。若一例如此气紧，则人与物皆消磨矣！”（《朱子语类》第18页，卷二）在朱熹看来，天与地之气都极紧密，唯有中间比较宽松，所以有众多人和物（包括动物与植物）的存在，否则亦消磨光了。
  尽管朱熹对盖天、浑天说都有所批评，亦不完全采浑天说，其基本模型是浑天与宣夜的结合。“天积气，上面劲，只中间空，为日月来往。地在天中，不甚大，四边空。”（同上第17页）他这样描述：“天却四方上下都周匝无空阙，逼塞满皆是天。地之四向底下却靠着那天。天包地，其气无不通。”（同上第6页，卷一）天包地，地是天中一物，是依据浑天如鸡子，地如鸡子黄的模式来说的；天地中间是空的，日月星辰运行往来；地在天中，四边是空的，但却靠着天；靠着天，实是指气而言，天以运动之气，使地不陷下。“天以气而依地之形，地以形而附天之气。天包乎地，地特天中之一物尔。天以气而运乎外，故地摧在中间，隤然不动。使天之运有一息停，则地须陷下。”（同上）这样，朱熹便以他的宇宙结构理论，解决了天如何与地附着，地浮在气中为什么不会坠下的难题。这种宇宙结构的假想，是他依据宇宙之间充塞着气（空气）来设想，并把它描述为动态结构，有一定的合理性。
  朱熹又根据屈原“九天”之说，作了与前人不同的解释。屈原在《天问》中提出：“九天之际，安放安属？”后人对此有各种不同的回答。《吕氏春秋》、《淮南鸿烈》、颜师古《汉书·郊祀志》注等，其共同之处是按八卦方位加中央为九天。唯朱熹以九天为“圜则九重”。“其曰九重，则自地之外，气之旋转，益远益大，益清益刚，究阳之数，而至于九，则极清极刚，而无复有涯矣。”（《楚辞集注》卷三，《天问》）九天，即天有九层次，即九圜。为什么有九天？朱熹认为阳数至于九，阳为天，阴为地，九为老阳之数，故天有九重。
  天，在朱熹看来，并非像鸡子一样的实体，从这个意义上说，“天无体”，这是从气与固体相比较而言的，但并不是没有体。他把天假设为由清轻的气构成的，“二十八宿便是天体”（《朱子语类》第15页，卷二），此体是气体。气无形、无声、无臭，故可又称为无体。
  （二）宇宙演化理论
  宇宙结构是探讨宇宙构造的模型、式样和形式，宇宙演化理论是探索宇宙怎样产生、形成和发展的。朱熹吸收了道家和道教的宇宙演化理论，并有发挥。他说：“天地初间，只是阴阳之气。这一个气运行，磨来磨去，磨得急了，便拶许多渣滓；里面无处出，便结成个地在中央。气之清者便为天，为日月，为星辰，只在外，常周环运转。地便只在中央不动，不是在下。”（同上第6页，卷一）《淮南子·天文训》以“天地之袭精为阴阳”，朱熹设想为天的初始是阴阳二气。天地混沌未分，阴阳二气像个大磨盘，由于磨盘的不断运转，磨得急了，摔出去许多渣滓。因为摔出去的渣滓有粗有细，所以，万物也千差万别，形形色色。他说：“造化之运如磨，上面常转而不止。万物之生，似磨中撒出，有粗有细，自是不齐。”（同上第8页）轻清的气上升为天、日月、星辰；重浊的气就结为地，“地则气之渣滓”（《楚辞集注》卷三，《天问》），“地者，气之渣滓也，所以道‘轻清者为天，重浊者为地’。”（《朱子语类》第6页，卷一）这种天体演化理论，虽受汉以来轻清者为天，重浊者为地的影响，但不无创见。他认为，由于阴阳二气不断地旋转运动，而产生摩擦、碰撞，便凝结成地球在中央，在地球周围形成天、日月、星辰，并处在不停顿的运动过程中；又由于不停顿的摩擦、碰撞，拶出的渣滓有粗有细，世界万物也有粗细、大小等的不同。他猜测到了离心力的物理现象。天体的起始，是一团浑沌未分的阴阳之气，由于阴阳之气激烈、急剧旋转运动的结果，轻清的气摔到外面而上升形成日月、星辰；重浊的气留在中央，形成地。最初摔出的气团是软的，后来才变硬。“初间极软，后来方凝得硬。”（《朱子语类》第7页，卷一）“山河大地初生时，须尚软在。”（同上第6页）须有一个由软而硬的凝结过程。
  地球、日月、星辰由软变硬的猜测，虽来自直观观察，但蕴含着一个可贵的思想，那就是阴阳二气在不断的、急剧的摩擦、运转之中，产生了高热能，使得一切物体都熔化，而重新组合，有的成为轻清的而上升为天，有的较为重浊而为地。关于由摩擦、运转产生热能的思想，确有超越前人之处。
  这是朱熹对于宇宙演化的总构想，至于天体、地球是怎样形成演化，他作了具体的论述：“天地始初，混沌未分时，想只有水火二者。水之滓脚便成地。今登高而望，群山皆为波浪之状，便是水泛如此。只不知因甚么时凝了。……水之极浊便成地，火之极清便成风霆雷电日星之属。”（同上第7页）并称：“五星皆是地上木火土金水之气上结而成。”（同上第22页，卷二）认为五行是天体起源的质料，五行之气上结而成五星。并指出水浊成地，火清成日星、雷电等。并由天体起源而及地壳山脉的起源和地质的变迁，都与五行分不开。他说：“阴阳是气，五行是质。有这质，所以做得物事出来。”（同上第9页，卷一）这样讲是否与阴阳二气相磨而形成天地宇宙相矛盾？不，在朱熹哲学逻辑结构中，阴阳与五行是统一的。他每每这样说：“五行一阴阳也。”（《朱文公文集》卷五十八，《答陈器之二》）“不是阴阳外别有五行。”（《朱子语类》第9页，卷一）又说：“天地之所以生物者，不过乎阴阳五行，而五行实一阴阳也。”（《朱子四书或问》，《孟子或问》卷一）阴阳与五行实一。阴阳二气相磨而形成宇宙，即是五行构成天地。“有阴阳则一变一合而五行具，然五行者，质具于地，而气行于天者也。……则气阳而质阴也”（《周子全书》卷一，《太极图说解》）。水浊成地，火清成天。水既属阳又属阴；火既属阴又属阳，所以说，水火“各又有一阴一阳”（《朱子语类》第2380页，卷九十四）。五行与阴阳相统一，才不碍阴阳变合生五行的运作。
  朱熹假设天地混沌未分时，只有水、火二者，此水火亦指坎、离而言。周敦颐《太极图》所依据的陈抟《无极图》的第二个圆圈，就是“取坎填离”图，也就是从道教的《水火匡廓图》或称《坎离匡廓图》撷取来的。周敦颐的《太极图》又把这个《坎离匡廓图》改为“阴静阳动图”。这样，“无极而太极”的无形而有理，实是混沌未分的状态，水火即坎离、阴阳而产生天地万物。