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在前诸子时代，人们已经将阴阳五行与自然现象加以联系，认为前者的变化是后者变动的原因。这种思想在当今看来，是富有科学意味的。这种思想观点可以理解为一种具有科学意味的猜测：存在两个自变量（阴阳）或五个自变量（五行），而自然现象即因变量，它的变化是这些自变量的变化所导致的。
《国语》提及阳气与土地肥力有关：
宣王即位，不籍千亩。虢文公谏曰：“……阳瘅愤盈，土气震发，农祥晨正，日月底于天庙，土乃脉发。先时九日，太史告稷曰：‘自今至于初吉，阳气俱蒸，土膏其动。弗震弗渝，脉其满眚，谷乃不殖。’”
此处，虢文公说：“……随着大地气脉里的阳气不断积聚，土壤里的气也逐渐活跃。当房星早上出现在正南天，日月都出现于室宿的位置时，这时大地气脉里的阳气已然足够，土壤肥沃，已可耕耘。在立春的前九天，太史告知主管农事的“稷”说，从今日起到初吉，大地气脉里的阳气将不停蒸腾，土地润泽萌动；如果不翻动宣泄，土壤里的气将遏塞成灾，作物便不能生长。”
从上可看出，当时的人们已经认为，土壤的肥沃程度与适合耕种的时机，与“阳”或“阳气”的变动情况有关。这里的科学意味在于，“阳”或“阳气”被视为自变量，土地肥力被视为因变量，前者的变化会对后者的变化产生决定性作用。
《国语》还提出阴阳与地震有关：
幽王二年，西周三川皆震。伯阳父曰：“周将亡矣！夫天地之气，不失其序；若过其序，民乱之也。阳伏而不能出，阴迫而不能烝，于是有地震。今三川实震，是阳失其所而镇阴也。阳失而在阴，川源必塞；源塞，国必亡。夫水土演而民用也。水土无所演，民乏财用，不亡何待？昔伊、洛竭而夏亡，河竭而商亡。今周德若二代之季矣，其川源又塞，塞必竭。夫国必依山川，山崩川竭，亡之征也。川竭，山必崩。若国亡不过十年，数之纪也。夫天之所弃，不过其纪。”是岁也，三川竭，歧山崩。十一年（公元前771年），幽王乃灭，周乃东迁。
此处，伯阳父说：“周朝将要灭亡了。天地之气，不能错失自己的次序。如果错乱了应有的位置，民众就会大乱。阳气滞留在大地之内不能出来，那么阴气则受到阳气的压制而不能蒸腾，（阴气积累多了）就会发生地震。现在三条河流都发生了地震，就是阳气不在自己的位置而压制了阴气。阳气失位而处于阴气的位置，河流的源头一定会阻塞，而水源被堵塞，国家必定灭亡。”
可知，伯阳父认为，气有“天气”与“地气”、“阳气”与“阴气”，他以阴阳二气的变化来解释地震这种自然现象，认为地震就是阴阳二气在空间上的不当变动（“失序”）造成的。这里的科学意味在于，阴阳二气被视为两个自变量，地震灾害被视为因变量，前者是后者的原因。
《管子》提及四时、时长、昼夜变化与阴阳的关系：
春秋冬夏，阴阳之推移也。时之短长，阴阳之利用也；日夜之易，阴阳之化也。
此处行文的逻辑宜理解为，结果在前，原因在后。例如，“春秋冬夏，阴阳之推移也”，是指阴阳的推移变动，导致了四时的轮换。这里的科学意味在于，阴阳被视为两个自变量，而四时被视为因变量。
《管子》还提及“阳德、阴刑”这种分类方法：
是故春凋，秋荣，冬雷，夏有霜雪，此皆气之贼也。刑德易节失次，则贼气遬至；贼气遬至，则国多灾殃……日掌阳，月掌阴，星掌和。阳为德，阴为刑，和为事。
阳德、阴刑这种说法将阳、阴彻底区分开来，将阴阳的属性设为对立。这是一种将阳视为好、阴视为不好的观点。
《襄公二十八年》提及用阴阳来解释饥荒：
梓慎曰：“今兹宋、郑其饥乎？岁在星纪，而淫于玄枵，以有时菑，阴不堪阳。蛇乘龙。龙，宋、郑之星也，宋、郑必饥。”
梓慎说：“今年宋国、郑国恐怕要发生饥荒了吧？木星应当在星纪，但已经过头到了玄枵。阴不能战胜阳，因此要发生天时不正的灾荒。因为蛇骑乘在龙的上边，龙是宋国、郑国对应的星宿，所以宋国、郑国必然发生饥荒。”
梓慎用星宿与“十二次”（指古人将周天分成十二个部分）之间的位置关系来预测饥荒。这种思想的科学意味在于，星宿会与其所在的宇宙方位发生相互作用，而其原理依然是阴阳学说。他做出饥荒推断背后的逻辑应当如下：木星属阳，而玄枵于十二辰对应子时，于二十八宿对应女、虚、危三宿，属阴。因此，属阳的木星移动到属阴的玄枵导致了“阴不堪阳”，从而出现饥荒。这里的“蛇乘龙”，需要额外解释一下。因为在中国古代北方星宿被描绘为龟、蛇的形象，合称玄武，所以这里的蛇，就是指相关的北方星宿。而“龙”，是指木星，这是因为在古代，木星、东方、青龙三者紧密联系。木星为何与宋、郑两国有关呢？根据古代的星宿分野思想，天上的星宿与大地的区域有着一一对应的关系。按照这种思想，宋、郑两国与木星相对应。
《昭公二十一年》提及用阴阳解释水灾：
秋七月壬午朔，日有食之。公问于梓慎曰：“是何物也？祸福何为？”对曰：“二至二分，日有食之，不为灾。日月之行也，分，同道也；至，相过也。其他月则为灾，阳不克也，故常为水。”
梓慎指出，在夏至、冬至、春分、秋分发生的日食并不会导致灾害，因为这是日月运行的自然结果。在其他时间发生的日食将往往导致水灾。
这段话对现代人来说，有点难以理解，因此需要补充说明。在古代，日食时月亮挡住太阳，古人认为这是阴胜阳、阴气胜阳气，而阴气被视为与“水”有关，故阴胜阳会导致水灾。此处的科学意味在于，它实际上反映了古人认为阴阳与气象之间存在关系的思想：具体来说，就是阴阳的相互作用导致了气象的变化。
《昭公二十四年》提及用阴阳解释水旱：
夏五月乙未朔，日有食之。梓慎曰：“将水。”昭子曰：“旱也。日过分而阳犹不克，克必甚，能无旱乎？阳不克莫，将积聚也。”
对于日食的后果，梓慎认为将发生水灾，其理由是日食乃是阴胜阳，故而为水；而昭子则认为将发生旱灾，其理由是太阳刚过春分，阳气仍然还在积蓄力量，因此阳气暂时不胜阴气。一旦日食结束，阳气必然大涨而胜过阴气，因此会发生旱灾。
可以看出，古人开始利用阴阳力量的强弱对比来预测自然灾害，其思路已经开始具体起来，出现了一些不同的逻辑推理，从而发生了争论。梓慎的关注点是日食这一时刻的阴阳对比情况，昭子则从更大的时间范围来考虑阴阳对比情况。因为理解不同，所以二者虽然都运用阴阳之说，但结论恰恰相反。
战国时期的《鬼谷子·决篇》提出了“阳德阴贼”之说：
圣人所以能成其事者有五：有以阳德之者，有以阴贼之者，有以信诚之者，有以蔽匿之者，有以平素之者。
阳德阴贼将阴阳区分看待，阴阳地位明显不同。
先秦时，有专门从事观天象、占候等活动的人员，被称为“日者”，《墨子·贵义》《史记·日者列传》等对此都有记载。
1975年出土的睡虎地秦简中有甲、乙两种以选择时日吉凶为主要内容的术数文献，其中乙种最后一简的背面题有“日书”二字，是简册的原有题名。于是，学术界将这些以选择时日吉凶为主要内容的文献统称为“日书”。可以认为“日书”是当时“日者”占卜时日吉凶所依据的著作。
在放马滩秦简“日书”里，月份内部分雄雌，干支内部分阴阳。
《牝牡月日》篇
云：
正月、二月、六月、七月、八月、十二月为牡月，
三月、四月、五月、九月、十月、十一月为牝月。
《牝牡月日》篇又云：
□、□、□、戌、子、寅为牡月（日），
□、□、□、未、申、亥为牡（牝）日。
《阴阳日》篇将天干区分为阴阳：甲、丙、戊、庚、壬为阳日，乙、丁、己、辛、癸为阴日；将地支也区分为阴阳：子、寅、巳、酉为阳日，丑、辰、午、未、申、亥为阴日。这里，天干的阴阳区分与现在一样，而地支的阴阳区分与现在并不一样，其原因未知。
这种在干支内部分阴阳的方法延续到今天，是流行很广的说法。不过，这种说法要用一个合理的数学公式来概括的话较为困难。
《甘誓》是后人（殷或周人）在夏朝母本的基础上加工而成的，其内容是夏启的战争动员令，其中明确提到了五行：
（启与有扈氏）大战于甘，乃召六卿。王曰：“嗟！六事之人，予誓告汝：有扈氏威侮五行，怠弃三正，天用剿绝其命，今予惟恭行天之罚……”
夏启宣告有扈氏的错误在于“威侮五行，怠弃三正”，即有扈氏不尊重神圣的五行，怠慢甚至抛弃三正，应遭天谴，因此号召军队努力作战。
《洪范》里详细提及了五行及其属性，一般被视为五行学说思想的源头：
箕子乃言曰：“我闻在昔，鲧堙洪水，汩陈其五行。帝乃震怒，不畀‘洪范’九畴，彝伦攸斁。鲧则殛死，禹乃嗣兴，天乃锡禹‘洪范’九畴，彝伦攸叙。初一曰五行……五行：一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰润下，火曰炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。润下作咸，炎上作苦，曲直作酸，从革作辛，稼穑作甘。”
此说将五行看成具体的五种物质，即水、火、木、金、土这五种粗大的物质，可以称为“五物”。“五物”具有不同的性质：水向下而润湿，火向上燃烧，木可以弯曲、伸直，金属可以加工成不同形状，土可以种植庄稼。“五物”还与“五味”对应；水、火、木、金、土分别对应咸、苦、酸、辣、甜，这里行可以称为“五物五行”。
《幼官》按照中、东、南、西、北顺序依次阐述，将五方与五色、五味、五声、五气、五数建立了对应关系：
中央：……五和时节，君服黄色，味甘味，听宫声，治和气，用五数，饮于黄后之井。
东方：……八举时节，君服青色，味酸味，听角声，治燥气，用八数，饮于青后之井。
南方：……七举时节，君服赤色，味苦味，听羽声，治阳气，用七数，饮于赤后之井。
西方：……九和时节，君服白色，味辛味，听商声，治湿气，用九数，饮于白后之井。
北方：……六行时节，君服黑色，味咸味，听徵声，治阴气，用六数，饮于黑后之井。
《四时》提到五行之气或五气，有视五气为自变量的意味：
东方曰星，其时曰春，其气曰风，风生木与骨……
南方曰日，其时曰夏，其气曰阳，阳生火与气……
中央曰土，土德实辅四时，入出以风雨，节土益力。土生皮肌肤。其德和平用均，中正无私，实辅四时：春嬴育，夏养长，秋聚收，冬闭藏。大寒乃极，国家乃昌，四方乃服。此谓岁德。岁掌和，和为雨。
西方曰辰，其时曰秋，其气曰阴，阴生金与甲……
北方曰月，其时曰冬，其气曰寒，寒生水与血……
《五行》提及五声、五钟，都与五行有关，还提及木、火、土、金、水各自分配七十二日：
日至，睹甲子木行御。七十二日而毕……睹丙子火行御。七十二日而毕。……睹戊子土行御。七十二日而毕。……睹庚子金行御。七十二日而毕……睹壬子水行御。七十二日而毕。
《轻重己》也提及日子的分配问题与五行有关：“以冬日至始，数九十二日，谓之春至。”“以春日至始，数九十二日，谓之夏至。”“以夏日至始，数九十二日，谓之秋至。”“以秋日至始，数九十二日（谓之冬至）……”
这里的一岁不是360日而是364日（通过上下文可知，一时为91日，则四时364日）。
《尚书大传》记载了武王伐纣时提及“水（饮用和生活用水）、火（灶火等）、金（铜等金属）、木（木材）、土（土方、土块）”这五种日常生活中需要的物质。
《国语·郑语》提及“土、金、木、水、火”这五种物质，以及调和五味。
《国语·晋语四》提及干支与五行匹配。
《左传·昭公二十九年》提及完整的五行与五官的配对。
《左传·昭公三十一年》提及“火胜金”，乃五行相胜之思想。
《左传·哀公九年》提及“水胜火”，亦五行相胜之思想，“子，水位也”则提及干支与五行的对应关系。
《逸周书·作雒解》提及五方与五色一一对应：东对应青色，南对应赤（即红）色，西对应白色，北对应骊（即黑）色，中央对应黄色。
《关尹子》（又名《文始真经》《关令子》）据说是战国时期关尹子创作的道家典籍，它指出了五行相生之法则为“水生木，木生火，火生土，土生金，金生水”，也提及“相攻相克”，但并未详细说明。
前诸子时代典籍中，阴阳五行已有被视为自变量的意思，比神话、传说要具体得多。各种线索显示，当时的人们已经开始利用阴阳五行理论来解释事物的变化发展。
然而，这个时期的阴阳五行说仍然比较简略、模糊，缺乏清晰的定义，容易产生争论。
就阴阳学说而言，前述阴阳与水旱、地震、四时变化等自然现象挂钩，但没有给出理由或者理由非常模糊。在这种情况下，难以搭建完善的理论体系，难以构建科学假说，从而难以验证这些说法的正确与否。
就五行学说而言，前述阴阳学说存在的问题它也存在。此外，五行说还面临一个难题，它是怎么来的？如果坚持历史学家所言阴阳、五行是两种不同的学说，只是后来被强行融合在一起的话，那么将引发一个困境：两种不同的理论很难真正有机融合。如果说二者存在有机的联系，那么五行又是如何从阴阳变化来的呢？另外，尽管后世的人们在“五物”的基础上抽象出五种属性，提出了包括相生相克等各种各样的衍生说法，但是《洪范》作为五行学说的源头过于简单，存在一些问题需要回答。首先，为何这“五物”具有如此强的代表性？或者说，世界上有那么多事物，为何就选中了这“五物”？其次，《洪范》里的说法与实际情况吻合有困难。例如：火或火焰怎么会与苦味有关？金或金属为何与辣味有关？有人对此解释说，火烧焦了食物产生苦味，金属锻造时产生的气味类似于辣味。从现代人科学认识的角度来看，这种说法是站不住脚的。