汉代易学是易学发展史上的一个重要时期，被后人称为汉易。秦始皇焚书，因为易经被视作医卜之书，因而没有被焚掉，易学的传授也得以传承下来。汉朝建立后，儒家学说受到皇帝的鼓励和扶持，经学被大力提倡，《周易》被尊为五经之首。因此，出了儒者之外，很多思想家都关注《周易》，并纷纷为之作注。
据记载，汉代易学的始祖是田何。根据自从孔子传授《易经》以来，传到第五代，便传给了田何。西汉成立后，他年事已高，但很得士林的推重，汉惠帝曾经亲自到他家向他请教学习。田何的易学传给了洛阳周王孙子宽、齐国的服生。丁宽传给了田王孙，田王孙又传给施仇、孟喜、梁丘贺，但田王孙的三个弟子，易学思想各自不同，因此《易经》从此有施、孟、梁丘之分。孟喜的弟子是焦延寿，焦延寿又传给了京房。
京房是汉代易学的集大成者，他的易学被后世称为京氏易学。他和田何的易学迥然不同，创立在六十四卦的卦象和卦艾辞的基础上，因此被视为异端。他的老师焦延寿是易学的大师，而且有前知之能。京房跟他学《周易》的时候，焦延寿就看出了这位弟子喜欢谈论先知，创新立异，因此不无忧虑地说：“得我道以亡身者，京生也。”（《汉书·京房传》）。后来，焦延寿的话果然应验了。汉元帝初元四年（前45年），当时天象发生变异，出现了日蚀，京房趁机上书言事，事先奏议说将有灾祸发生，后来都被他言中了，因此，他逐步获得了汉元帝的信任。当时中书令石显等人专权，京房想除掉他们，于是借言事之机，指出朝廷用人不当，并由此弹劾石显。石显因此对他深怀忌恨，将他调任外官，任魏郡太守，而后罗织罪名，将他陷害而死。这是具有讽刺意味的事件，因为京房以讲说占卜之术而出名，并创造了许多占算的体例，后来被发展为占术。他虽然能够预测到日食等灾变的发生，却没有预测到自己被权臣谋害而死。当时，施仇、孟喜、梁丘贺、京房四家的易学，都被官学所接纳，因此四家并行于世。此外，民间还流传有一种易学系统。费直是其代表人物，被后世称为费氏易学。与费直同时代的，还有另一个易学家，名叫高相，自称其易学师承于田何的门人丁宽。费直的门人是王横，高相的弟子是子康和毋将永，当时两种易学都未立博士，在民间流传。施仇等四家的官方易学，属于今文经学，而费、高两家的民间易学则属于古文经学。今文经学对经典恶解说，企图将儒家宗教化，强调天人感应的神秘主义，而古文经学家则恰恰相反，在解释儒家经典时，他们反对神秘主义倾向，而是讲文字训诂，研究经文本身的意义，不谈“非常疑义可怪之论”和“阴阳灾异”。但尽管有上述分歧，这些经学家都以治易为己任，努力精研《易经》。此外，还有淮南王刘安、扬雄、刘向等人，也都研究《易经》，并精通此学。
就解易学风而言，西汉的易学可以归结为三种。一、以孟喜、京房为代表的官方易学，采用奇偶之数和八卦的象征意义，来解说《易经》的经传文；采用卦气说来解释《周易》的原理；此外，他们还利用《周易》讲阴阳灾变，预测吉凶祸福。二、以费直、高相为代表的易学，则抛弃了卦气说和阴阳灾变是思想，以《易传》的文意解经，注重探求文中的义理。三、以黄老之学来解释《周易》，这一派讲求阴阳变易之说。在这三类解易风格中，数孟、京的官方易学影响最大，被后人称为象数之学。
孟喜倡导以阴阳学说来解释《周易》，并借助卦爻的变化，来推测气候的变化和人事的吉凶，是卦气说的首倡者。他以坎、离、震、兑四卦为四正卦，坎卦主管冬至到惊蛰间的气候变化，震卦主管春分到芒种间的气候变化，离卦主管夏至到白露间的气候变化，兑卦主管秋分到大雪间的气候变化，每个正卦的一爻都表征着二十四节气中的一个节气。然后，他将其余六十一卦纳入一年之中，每月五卦，轮流主管该月中的某一段时间。然后，他利用这些卦象，来解释一年中气候变化的原因。十一月冬至日，为中孚卦主管，是一年节气变化之始；次年十一月大雪日，为颐卦主管，是一年节气变化之终。
孟喜卦气说的大致内容就是这样。它集中体现出象数易学的特点：以卦象中奇偶之数的变化，来解释阴阳二气的消长。京房进一步完善了卦气说。他将坎、离、震、兑四正卦也纳入一年的天数之中，和翼、良两卦一起，共同主管着二十四节气。此外，京房还提出了“八宫卦”说和纳甲说，以更好地解释卦气说。他将六十四卦按照乾、震、坎、良、坤、翼、离、兑的顺序，分为八组，称为“八宫”。然后，他将八宫与十天干相配，乾坤之象与甲乙壬癸相配，震巽之象与庚辛相配，坎离之象与戊已相配，艮兑之象与丙丁相配，因此被称为“纳甲”。京房运用改造后的卦气说，来解释气候的变化和人事的吉凶。
西汉末年，因为今文经学家鼓吹的神秘主义，谶纬之学开始流行，“易纬”便随之而兴。所谓谶，就是指神秘的预言。所谓纬，就是以神秘主义的思想，来解释儒家经典。当时《六经》都有纬，对《易经》的经传文所作的神秘主义解释，就是“易纬”。“易纬”的代表性著作是：《乾凿度》、《稽览图》、《是类谋》等书。此派学说承袭了孟京易学的传统，并吸收盛行于西汉的元气说和阴阳五行说，以及今文经学中在解说《周易》时所秉承的神学目的论原则，将卦气说和象数之学予以更深的神学化。然而，该派倡导的“易有三义”的思想（简易、变易、不易）、太极元气说、九宫说，以及八卦之名起源于古代文字的思想，对后来易学的研究产生了深远的影响。
既然卦气说可以改变《周易》的结构，另起炉灶，后世的人们便纷纷效法，扬雄就是一例。他出生于西汉末年，不满于《易经》的神秘化倾向，于是想撇开孟京和《易纬》的阴阳灾变的思想，决心另辟蹊径，创造一套新的符号系统，使易学与历法能够更自然，更融洽地结合在一起。他自创的体系名叫《太玄》。在《太玄》中，他别出心裁地创造了八十一个符号，叫做“八十一首”。每首相当于《易经》的一卦。他在易经的阴阳两爻的基础上，又增加了一个新的“———”符号。在他的每一首中，共有四爻，每一爻可能为一、——或者———。四爻自上而下，称为方、州、部、家。这样，他就总共得到了34=81种首象。扬雄将十一首分配到一年四时之中，用来表示阴阳二气的消长和万物的兴衰成亡。同时，他的太玄包罗万象，将阴阳五行，日月星辰，风雨物侯，山川草木，人体结构统统纳入其中，旨在形成一个贯通天人的自然哲学系统，为象数之学提供哲学上的依据。
东汉时，孟喜的易学被传授给范升，范升又传授给杨政，同时，陈元、郑众等人传授着费直的易学，后来，费直的易学被传给马融，马融又传授给郑玄。郑玄的《易注》和荀爽的《易学》，都是师承的费氏易学。从此，费氏易学蔚然兴起，而京氏易学逐日式微。但郑玄等人的易学，无疑都受到了京氏易学和《易纬》等书的影响。郑玄在注解《易经》时，虽然师承自古文学经的传统，但他也非常精通今文经学，并以注解纬书而闻名于世。
郑玄易学的特点，是以五行的生数和成数来解释《周易》中的卦象和易数，被后世称为五行生成说。他把象、彖和经文合在一起，并在其前面加上“象曰”、“彖曰”等字，和经文区分开来。在义理上，郑玄采纳三礼（《周礼》、《仪礼》、《礼记》）的观点，以证明易道德广大渊博、包罗万象，凡是涉及嫁娶、祭祀、朝聘等事，他的注解都和礼经上的说法相符合，后来易学义理派的治易特色和他一脉相承。郑玄的《易注》流行于世后，今文经学家便废止了。魏晋的王弼、韩康伯等人，在注解《易经》时都采用郑玄的注本，唐朝的孔颖达撰写的《五经正义》，则采用王弼、韩康伯的注本，流通至今。郑玄的易注中又提出爻辰说的观点，将爻辰和律吕音声说密切联系起来，以爻辰的图式对应于八卦的卦气图式，将爻看为基本单元，昭示出阴阳二气之的消长变化，气候与时序的更替，以及万物的变化，借此凸显出郑氏易学的礼乐文化精神。
在两汉时期，出了孟、京易学和郑玄易学之外，还有道家黄老学派的解易学说。东汉末年的魏伯阳，著有《周易参同契》一书，将易学的卦气说同炼舟结合起来，以《易经》的原理，来解说炼丹的理论和方法。在书中，魏伯阳提出了月体纳甲说，将八卦或六十四卦和天干地支与日数一一相配，以月亮的盈亏来表征炼丹的程序。魏伯阳后来成为了道教易学的先驱。