Położenie ciał niebieskich oraz ich ruch był przedmiotem zainteresowań uczonych od najdawniejszych czasów. W starożytności doszło do wyraźnego podziału astronomii. Jeden z nurtów skupiał się na potrzebach życia codziennego natomiast drugi koncentrował się na formułowaniu modeli matematycznych opisujących ruch planet w przestrzeni kosmicznej.

Do niewątpliwych osiągnięć astronomii starożytnej należy niewątpliwie wprowadzenie już w 3000 roku przed naszą erą kalendarza, który opierał się na fakcie iż rok składa się z 365 dni. Wprowadzono również podział nocy i dnia na 12 części. Ten podział stanowił podwaliny pod konstrukcję dzisiaj znanej nam doby. Miało to miejsce w starożytnym Egipcie.

Natomiast mieszkańcy starożytnej Mezopotamii nadali nazwy wielu gwiazdozbiorom . Niektóre z tych nazw przetrwały do dnia dzisiejszego. Z babilońskich tekstów astronomicznych natomiast pochodzą dane dotyczące położeń i okresów widoczności Wenus. W Babilonii wprowadzono także po raz pierwszy zodiak oraz wyznaczono takie parametry jak miesiąc synodyczny czy rok zwrotnikowy. Pięćset lat przed naszą erą na terenie Babilonii powstał system , który umożliwiał obliczanie czasu występowania wielu zjawisk astronomicznych takich jak np. zaćmienie Słońca i Księżyca, okresów widoczności planet i ich pozycji na niebie.

W starożytnej Grecji doszło do rozwoju systemu geocentrycznego. Jego autorem był Klaudiusz Ptolemeusz.

Zanim powstał ten system sformułowano wiele teorii kosmologicznych , które starały się wyjaśnić m.in. naturę światła oraz zachowanie ciał niebieskich. Teorie te bardziej opierały się na wyobrażeniach autorów niż na dowodach fizycznych. Do autorów takich teorii należeli m.in.. Tales z Miletu, Anaksymander i Pitagoras.

Według danych źródłowych Pitagoras wprowadził do terminologii słowo "kosmos" i prawidłowo przewidział kształt Ziemi jako kulisty.

Platon natomiast założył, że budowa Wszechświata jest bardzo harmonijna i ruch wszystkich ciał niebieskich charakteryzuje się jednostajnością. Sądził także, że poruszają się one po torach kołowych. Jego założenia przejął uczeń, Eudoksos, który był autorem modelu Wszechświata opartego na systemie współśrodkowych sfer. Model ten zakładał, że każda z planet jest unoszona przez takie współśrodkowe sfery. Sfery te wirowały z zachowaniem stałej prędkości wokół naszej planety. Eudoksos założył , ze takich sfer jest 26. Kontynuatorem pomysłu Eudoksosa był Kallipos, który zwiększył liczbę sfer do 35. Jeszcze bardzie rozbudował ów model Arystoteles.

W III wieku przed naszą erą rozpoczął się nowy okres w dziejach greckiej astronomii. Zaczęto konstruować modele Wszechświata oparte na danych pomiarowych. Powstały też metody pomiaru odległości w przestrzeni kosmicznej. Pierwsza z takich metod dotyczyła pomiaru odległości dzielących Słońce i Księżyc od Ziemi. Autorem tej metody był Arystrach, który stwierdził również , że Ziemia wykonuje prawdopodobnie dwa ruchy: postępowy wokół Słońca i obrotowy wokół własnej osi.

Kolejny uczony, Apoloniusz z Pergi zaproponował dwa alternatywne modele orbit planet. Pierwszy z nich zakładał, że planeta porusza się wokół Ziemi po okręgu, jednakże Ziemia nie znajduje się w jego centrum. To wyjaśniałoby zmieniające się odległości między Ziemią i innymi planetami. Drugi model natomiast mówił, że każda z planet porusza się po małym okręgu, którego środek z kolei wędruje po okręgu o dużych rozmiarach, w którego centrum znajduje się Ziemia.

Na podstawie założeń pierwszego z modeli Hipparch opisał ruch Słońca wokół Ziemi, natomiast drugi z modeli

wykorzystał opisując ruch Księżyca. Był on również autorem pierwszego katalogu gwiazd.

Założenia Hipparcha przejął i kontynuował jego prace Ptolemeusz. W swoim dziele zawarł informacje dotyczące wszystkich modeli astronomicznych. Przedstawił również tabele z danymi. Na podstawie tych informacji można było przewidzieć położenia planet oraz Słońca i Księżyca w każdej chwili. Dotyczyło to zarówno przeszłości jak i przyszłości. Ptolemeusz ustalił także bardzo długo obowiązujący porządek planet we Wszechświecie. Według niego kolejność planet według odległości od Ziemi przedstawiała się następująco: Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz i Saturn.

Swój obraz Wszechświata Ptolemeusz przedstawił w dziele zatytułowanym "Założenia teorii planet" . Według niego planety poruszają się w obrębie sferycznych powłok.

W średniowieczu astronomia zawdzięczała najwięcej uczonym islamu oraz astronomom europejskim. Na rozwój astronomii właśnie w tych miejscach miała wpływ przede wszystkim bliskość starożytnych ośrodków naukowych i dostępność powstałych tam dzieł.

Do dziewiątego wieku na język arabski przetłumaczono większość starożytnych tekstów z dziedziny astronomii. Następnie drogą przez Hiszpanię docierały do krajów Europy Zachodniej. W Hiszpanii najczęściej dzieła te były tłumaczone na łacinę. Astronomom Bliskiego Wschodu zawdzięczamy wiele terminów używanych dziś powszechnie, jak chociażby zenit, azymut czy nadir. Na terenie krajów islamskich funkcjonowały duże obserwatoria astronomiczne. Próbowano wyznaczać bardziej dokładne parametry orbit planetarnych i ulepszać model Ptolemeusza.

Na Bliskim Wschodzie również powstały pierwsze dokładne "Tablice astronomiczne", które były używane także przez astronomów europejskich.

Tymczasem nauka europejska zaczęła odcinać się od dokonań starożytnych Greków. Rozwój astronomii na długie lata został zahamowany. Odrodzenie tej dziedziny nauki związane było z napływem dzieł arabskich , które w dużym procencie były tłumaczeniami z greki. Na podstawie tych dzieł w XIII wieku czteroksiąg zawierający podstawy astronomii Ptolemeusza. Nosił on tytuł "Traktat o sferze". Powstały także nowe tablice astronomiczne, które potem przez długie lata były używane przez astronomów.

Jednak postęp w dziedzinie astrologii dokonał się dopiero w okresie obejmującym koniec XV wieku i cały wiek VI. W tamtym czasie popularne stały się dwa ośrodki naukowe. Był to ośrodek krakowski i wiedeńsko - norymberski. W ośrodku wiedeńsko - norymberskim przeprowadzali swoje badania i obserwacje tacy uczeni jak Geogr Peuerbach oraz Johannes Muller. Założeniem tego ośrodka było przeprowadzenie odnowy astronomii poprzez powrót do jej kolebki czyli dzieł starożytnych uczonych. Znów stał się modny Ptolemeusz i jego teorie. Ze szkoła krakowską natomiast związany był Mikołaj Kopernik. Dzieło Kopernika zrewolucjonizowało całą ówczesną wiedzę na temat porządku Wszechświata. O tym, że to planety, w tym wiec także Ziemia krążą wokół Słońca świat dowiedział się z niewielkiego traktatu "Commentariolus". Dodatkowo teoria Kopernika mówiła, że Ziemia wykonuje również obrót wokół własnej osi. Był to traktat wstępny i nie zawierał żadnych obliczeń astronomicznych. Właściwy model matematyczny kopernikowskiego porządku Wszechświata pojawił się dopiero w kolejnym dziele Kopernika zatytułowanym "De revolutionibus orbium coelestium" czyli " O obrotach ciał niebieskich". Prace nad tym dziełem rozpoczęły się już w 1515 roku. Niemniej jednak Kopernik ciągle był niezadowolony ze swojej pracy i wprowadzał coraz to nowe poprawki. Dlatego minęło dużo czasu zanim powstała ostateczna jej wersja. Do jej publikacji namówił Kopernika niemiecki uczony zwany Retykiem. Zanim ukazało się dzieło Kopernika, młody naukowiec napisał rozprawę " Narratio prima", która miała przygotować świat na przyjęcie tez Kopernika.

"De revolutionibus orbium coelestium" zostało wydane w Norymbergii w roku 1543, czyli w roku śmierci Kopernika. Mimo, że było zadedykowane ówczesnemu papieżowi Pawłowi III nie spotkało się z przychylnością Kościoła. "De revolutionibus orbium coelestium" miało postać sześciu tomów i zostało wydane w około tysiącu egzemplarzy.

Dzieło Kopernika już w 1616 roku zostało wciągnięte do indeksu ksiąg zakazanych, a zwolennicy poglądów Kopernika popadali w konflikty z Kościołem. Z tego indeksu "De revolutionibus orbium coelestium" usunięto dopiero ponad 200 lat później, w 1828 roku.

Dalszy rozwój astronomii poszedł w kierunku większego wykorzystania dokładniejszych danych obserwacyjnych, obserwacyjnych nie tylko bazowaniu na założeniach teoretycznych. I tak już w roku 1576 rozpoczęła się budowa potężnego obserwatorium astronomicznego na wyspie Hven, w którym rejestrowano położenia planet i wielu gwiazd. Tam również dokonano odkrycia podważającego słuszność założeń modelu Ptolemeusza. Mianowicie na niebie odkryto kometę, która poruszała się w takim obszarze, który był zabroniony przez ten model. Dokonał tego Tycho Brahe. W opracowywaniu danych obserwacyjnych pomagał mu niemiecki uczony Johannes Kepler. Był on gorącym zwolennikiem teorii Kopernika.

Dzięki obserwacjom wykonanym przez Brahe Kepler dokonał innego odkrycia. Mianowicie poznał i opisał orbity planetarne. Był również autorem trzech praw rządzących ruchami wszystkich planet. Brzmią one następująco:

  • Pierwsze prawo Keplera mówi , że każda planeta okrąża Słońce po orbicie eliptycznej, a Słońce znajduje się w jednym z ognisk tej elipsy.
  • Drugie prawo Keplera zwane jest prawem równych pól. Według tego prawa linia , która łączy Słońce i daną planetę zakreśla równe pola w równych odstępach czasowych.
  • Trzecie prawo Keplera mówi, ze kwadrat okresu obiegu dowolnej planety jest proporcjonalny do sześcianu średniej odległości tej planety od Słońca.

Prawa Keplera były istotnym poparciem teorii kopernikowskiej. Stanowiły one obraz tego jak łatwo można opisać ruch planet jeśli przyjmie się , że Punktem odniesienia jest Słońce. Prawa te zostały sformułowane na podstawie danych uzyskanych z licznych obserwacji. Nie zawierały natomiast żadnej teoretycznej interpretacji opisywanych zjawisk. Sam Kepler nie podejrzewał, że za takimi regularnymi ruchami może stać jakaś konkretna siła. Zresztą nie znano wtedy pojęcia siły w dzisiejszym tego słowa znaczeniu.

Teoria Kopernika miała bardzo duże znaczenie naukowe. Mianowicie udowodnienie, że to Ziemia wiruje wokół Słońca i dodatkowo wykonuje także ruch obrotowy wokół własnej osi pozwoliło na wyjaśnienie innych zjawisk z tymi ruchami związanych. Chodzi tutaj o dzienny i roczny pozorny ruch gwiazd, charakterystykę pasatów czy też spłaszczenie kuli ziemskiej. W żadnej teorii przed kopernikowską te zjawiska nie mogły być w prosty sposób ze sobą powiązane.