翰林天文院和司天监的关系密不可分，关系大致可以理解为翰林天文院算是司天监的下属机构，翰林天文院的研究要悉数上交给司天监。
在历史上是这样记载这段关系的，翰林天文院，掌察天文祥异，与司天监互相关防，以质同异，事具备于司天监。这是在《宋会要》中记载的信息。
由此可以看出，司天监的有些成果是翰林天文院的监察成果，天文学的研究也就事半功倍了，成果自然会增加得很快，如此一来，北宋的天文研究有了算是两个机构的研究，发展就是一定的了。
另外，翰林天文院作为司天监的下属机构，在上交研究成果的同时还要监督司天监的研究过程，以防有人乱入，破坏国家的治理气息。
有了翰林天文院作为司天监的监察机构，司天监的发展会更加受到监督，工作也就会更加卖力，在有历史的记载中，司天监的天文学成果在翰林天文院设置以前跟设置后的研究成果数量有了大大的飞跃。
