Pravěcí sběrači a lovci určitě pozorovali děje na obloze, nedokázali je vysvětlit, a tak vznikla spousta mýtů a náboženských pověr. Ve starověku měli vedoucí roli v astronomii nejprve Řekové, pak Arabové a v poslední fázi (až přibližně od roku 1500) křesťané v Evropě. Řekové přejímali znalosti od Babylóňanů a Egypťanů. Byli totiž dobrými obchodníky a s těmito národy v neustálém obchodním styku. Řekové zavedli pojem kosmos - vesmír. Kosmos se vztahoval na celek a znamenalo to něco úplného a neměnného, tedy krásného.

Thales z Milétu věřil, že Země je kulatá deska, plovoucí na vodě světového oceánu. Jeho žák, Anaximandros, přišel s připomínkou, že by Země potřebovala nějakou oporu, která by ji ve vesmíru držela na jednom místě. Proto usoudil, že bude nějakým způsobem vyvážená ve středu vesmíru. Anaximenés tuto představu doplnil průhlednou koulí, na které jsou upevněny hvězdy, které se vůči sobě vůbec nepohybují. Pythagoras pokládal vesmír za kouli, která se otáčí kolem osy jdoucí středem Země, která má také kulatý tvar. Jeden z nejvýznamnějších pythagorovských myslitelů, Filoláos, zjistil, že se Země otáčí kolem vlastní osy a že obíhá jako jedna z planet kolem mystického centrálního ohně. Slunce a Měsíc patřili mezi planety, kterých bylo sedm - Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn. Za sférou planet se nacházela neměnná sféra stálic. Někdy bylo do středu celého systému umístěno Slunce, jindy oheň a nejčastěji Země. Otázkou bylo, které sféře přiřadit pohyb a které klid.

Pořádek v uspořádání udělal Aristoteles. Umístil Zemi do centra a jako příčinu kruhového pohybu planet uvedl nadpozemský éter. Jeho myšlenky pak ovlivňovaly vývoj astronomie po dlouhé roky. Mezi výjimky, které umístily do centra vesmíru Slunce, patří Hérakleides a Aristarchos ze Samu. Apollónios z Pergy a Hipparchos pak vytvořili prvky nového výkladu pohybu planet, které v první polovině 2. století uvedl v systém Klaudios Ptolemaios ve spisu s poarabštělým názvem Almagest. Ptolemaiův systém byl založený na epicyklech, které vysvětlují zdánlivý pohyb hvězd po obloze způsobený pozorováním ze Země. Planety během doby se nepohybují po jednoduchých křivkách, ale často couvají, zastavují se a zase se pohybují dopředu. Podívejte se na jednoduchou animaci heliocentrického a geocentrického systému


Arabská věda zpřesnila tabulky pohybu Slunce a Měsíce. Převzala geocentrické schéma vesmíru. Tyto názory částečně vyvrátili astronomové ve Střední Asii, kde působili Abú ar-Rajhán al Birúní (973 - 1048), Omar Chajjám (1021 - 1122) a Uluhgbeg (1394 - 1449), který na své hvězdárně dal postavit přístroje, jejichž přesnost dostihl v Evropě až Tycho Brahe koncem 16. století.

Ve 13. století vzniklo na Pyrenejském poloostrově v Toledu (v místě styku arabské a křesťanské kultury) první evropské centrum astronomického bádání, které převzalo ptolemaiovský systém. Astronomie dostala nové společenské úkoly. Bez její pomoci by se námořníci nemohli orientovat po moři. Bez astronomie by také nemohly být zmapovány nově objevené země, popř. k nim nebyla znovu nalezena cesta. Hlavním úkolem bylo opět určit co nejpřesněji dráhy planet (v té době byl stále mezi planety počítán i Měsíc).

Kritickým bodem se stala otázka, zda Země je či není ve středu vesmíru a zda se pohybuje. Rozhodující obrat uskutečnil Mikuláš Koperník, zpochybnil dosavadní geocentrický názor. Říkal, že je daleko pravděpodobnější, aby se pohybovala nepatrná část vesmíru, místo aby se pohyboval celý vesmír několikerým pohybem. Přisoudil Zemi tři pohyby: otočení kolem osy za jeden den, kolem Slunce za jeden rok a precesní pohyb. Zemi zařadil mezi planety, které obíhají kolem Slunce. Jeho teorie se samozřejmě neobešla bez odezvy. Stejný názor zastával i Giordano Bruno, který mimo jiné zařadil Slunce mezi hvězdy a který byl za své názory upálen jako kacíř. Galileo Galilei byl horlivým stoupencem heliocentrismu. Vytvořil teorii pohybu těles, která počítá s pohybem Země. Koperníkův systém ještě nebyl dokonalý. Zdokonalil ho až Johannes Kepler objevem tří zákonů o pohybu planet a Isaac Newton teorií gravitace. Poznal, že není žádný rozdíl mezi silou, která přitahuje kámen k Zemi a silou, která přitahuje a udržuje Měsíc na jeho oběžné dráze.