miniatura|Eclipsi solar de 2010 La història de l'astronomia relata l'evolució d'aquesta ciència, considerada la més antiga de les ciències naturals. L'astronomia existeix des de l'antiguitat, amb els seus orígens en les pràctiques religioses, mitològiques, i cosmològiques, calèndriques i astrològiques de la prehistòria: Alguns vestigis d'aquestes pràctiques encara es troben en l'astrologia, una disciplina llargament lligada a l'astronomia durant segles, que no es va separar i despendre d'aquesta fins fa pocs segles a Occident.
L'astronomia primitiva es va desenvolupar observant patrons regulars dels moviments d'objectes celestials visibles, especialment el Sol, la Lluna, les estrelles i els planetes que es veuen a ull nu. Un exemple d'aquesta astronomia primitiva podria incloure un estudi del canvi de posició del Sol a l'horitzó o l'aparença canviant de les estrelles durant el curs de l'any, que es podria fer servir per a establir un calendari agrícola o ritual. En algunes cultures, les dates astronòmiques es feien servir per a la pronosticació astrològica.
Prehistòria miniatura|Carta estel·lar amb una projecció cilíndrica. Els mapes de Su Song són els més antics coneguts en forma impresa. Les cultures primitives identificaven els objectes celestials amb els déus i els éssers espirituals. Relacionaven aquests objectes (i els seus moviments) amb fenòmens com ara la pluja, la sequera, les estacions i les marees. Generalment, es creu que els primers astrònoms professionals eren sacerdots, i que el seu coneixement dels cels es veia com un fet diví, d'aquí la connexió antiga de l'astronomia al que ara s'anomena astrologia. Les antigues estructures amb possibles alineaments astronòmics (com el de Stonehenge), probablement, emplenaven les funcions tant astronòmiques com religioses.
Els calendaris del món, normalment, s'han ajustat al Sol i a la Lluna -mesurant el dia, el mes i l'any-, i eren importants per a les societats agrícoles, en les quals la collita a plantar depenia de l'estació de l'any correcta. El calendari modern més comú es basa en el calendari romà, que dividia l'any en dotze mesos de trenta i trenta-un dies cadascun, alternativament. Al 46 aC, Juli Cèsar va instigar la reforma del calendari i va adoptar un calendari basat en la llargada de l'any de 365 1/4 dies originalment, proposada per l'astrònom grec del , Cal·lip de Cízic.
La Bíblia conté un nombre d'estaments, poc sofisticats, sobre la posició de la Terra en l'univers i la naturalesa de les estrelles i els planetes (vegeu cosmologia bíblica).
Edat antiga Els mesopotàmics van dividir l'esfera celeste en constel·lacions, i van anomenar constel·lacions zodiacals les 12 que marquen el moviment anual del Sol en el cel. Igualment va destacar l'astronomia egípcia. Els antics grecs van fer importants contribucions a l'astronomia, entre aquestes, la definició de magnitud. Varen influenciar a diversos astrònoms posteriors, com Claudi Ptolemeu, qui va esmentar 48 constel·lacions.
Antiga Grècia La cosmologia fou un tema constant ja des dels inicis de la filosofia grega, i fou un tema cabdal al llarg de la història de l'antiga Grècia. Els presocràtics intentaren resoldre la qüestió d'un principi que donés raó dels canvis físics. Plató -en el seu Timeu- amplià les qüestions plantejades per aquests pensadors primitius i les sotmeté a revisió. Aristòtil -en la seva Física- sistematitzà les qüestions esmentades, sostingué la infinitud del món, i el dividí en dos nivells, qualitativament diferents: el món celeste -incausat, de naturalesa etèria, movent-se circularment-, i el món sublunar -amb quatre elements que es mouen centrífugament, i centrípetament-.
Univers També els astrònoms es van ocupar de la cosmologia. En destaquen Èudox de Cnidos, Hiparc i Claudi Ptolemeu, que es decantaren pel geocentrisme. Els cosmòlegs grecs s'inclinaren -prescindint de diferències entre ells- per una limitació espacial de l'univers, temporalment etern, ordenat segons lleis constants amb repeticions cícliques.
La Terra Anaximandre de Milet, filòsof i alquimista grec del , ja afirmava que la terra penjava sobre el no-res. I Eratòstenes, en el , va confirmar que la Terra no era plana, sinó corbada i va donar la primera mesura dels seu radi.
Edat mitjana A Europa, l'astronomia basada en l'observació, es va estancar durant l'edat mitjana, però va florir en l'Imperi persa i en el món de l'islam. A finals del , l'astrònom persa al-Farghaní va escriure àmpliament sobre el moviment dels cossos celestes. El seu treball va ser traduït al llatí al . Al final del , un gran observatori va ser construït prop de Teheran (Iran), per l'astrònom persa Al-Khujandi, qui va observar una sèrie de passos meridians del Sol, la qual cosa li va permetre calcular la inclinació de l'eclíptica. També a Pèrsia, Omar Khayyam va elaborar la reforma del calendari, que és més precís que el calendari julià, i s'acostava al calendari gregorià. Az-Zarqalí va compilar les Taules Astronòmiques de Toledo i va crear l'assafea. José Augusto Sánchez Pérez i Rafael Pérez Gómez, Biografías de matemáticos árabes que florecieron en España, p.80-83 Abraham Zacuto va ser el responsable, al , de les adaptacions de les teories astronòmiques per a les necessitats pràctiques de la navegació en les exploracions portugueses.
La concepció aristotèlica es prolongà durant l'edat mitjana, si bé el cristianisme introduí importants innovacions en la cosmologia, amb idees com la divina providència, la creació o el miracle, entre d'altres. Guillem d'Ockham és considerat el pare de la moderna epistemologia, pioner del nominalisme, i de la moderna filosofia en general. Ockham és també un dels més grans lògics de tots els temps. Entronca la concepció antiga amb la moderna en encunyar els conceptes d'infinitud del món, i de la seva pluralitat. Enuncià el principi de la navalla d'Occam, base del mètode reduccionista: Pluralitas non est ponenda sine neccesitate; tal com ell ho escrigué en llatí. Aquesta idea, encara avui, és considerada vàlida. Fou acusat d'heretgia pel papa Joan XXII, i restà quatre anys sota arrest domiciliari, mentre seguia ensenyant i escrivint.
Edat moderna Durant el Renaixement, Nicolau Copèrnic va proposar el model heliocèntric del sistema solar, teoria que va ser divulgada i corregida més endavant per Galileo Galilei (Galileu) i Johannes Kepler. Galileu va afegir-hi la novetat de l'ús del telescopi per a millorar les seves observacions; Kepler va ser el primer que va descriure correctament els detalls del moviment dels planetes (Lleis de Kepler). Isaac Newton, amb la idea d'estendre als cossos celestes la gravetat terrestre (llei de la gravitació universal), va donar forma a la mecànica celeste, teoria que pretén explicar, definitivament, el moviment dels planetes. Newton també va desenvolupar el telescopi reflector.
La cosmologia moderna neix a partir dels treballs de Nicolau Copèrnic, astrònom polonès, que fou un dels primers científics que posà en qüestió el sistema geocèntric de Ptolemeu, l'observació de nombroses ocultacions, eclipsis de lluna, així com l'ocultació de l'estel Aldebarà el 9 de març del 1947 a Bolònia, i les exploracions al seu observatori de Frauenburg el dugueren a escriure Hypothesibus Motuum Coelistium a se Contitutis Commentariolus (conegut amb el títol de Commentariolus), curt tractat d'astronomia, que acabà vora el 1515, i que no fou publicat fins al . Fou, en aquesta obra, on anuncià els seus principis de l'astronomia heliocèntrica, que revolucionà la comunitat científica del seu temps. Escriví l'obra De Revolucionibus Orbium Coelestium, acabada vora el 1530. Aquesta obra magistral, de la qual va sorgir el pensament científic modern i la imatge de l'Univers més acceptada fins al principi del , no fou publicada fins al 24 de maig del 1543, poc abans de la seva mort, per un impressor de Nuremberg.
El sistema de Copèrnic descansa sobre l'observació que la Terra volta al seu entorn, una volta cada dia, la qual cosa explica el moviment diürn de l'esfera celeste. Postula, igualment, que la Terra fa una volta al Sol (heliocentrisme) cada any. Afirma també que els altres planetes fan el mateix a l'entorn al Sol. Copèrnic avança, de la mateixa manera, que la Terra oscil·la sobre el seu eix, la qual cosa explicaria la precessió. La teoria de Copèrnic ataca la de Ptolemeu, i la cosmologia, la física, i fins i tot, la filosofia d'Aristòtil. Així mateix, les sagrades Escriptures ensenyaven la immobilitat de la Terra i el moviment del Sol. Copèrnic conserva, de tota manera, alguns elements de l'antic sistema. Teoria que serà aprofundida, més tard, per Isaac Newton, en els Principia Mathematica, obra publicada el 1687. Al principi, només s'acceptaren els aspectes matemàtics de l'astronomia de Copèrnic, destinats, tan sols, a facilitar el càlcul numèric de les posicions dels planetes. Només a partir del 1570, una nova generació d'astrònoms i pensadors, nascuts cap al 1540, deixà de considerar-la una disciplina calculista, a conseqüència de l'aparició d'una sèrie de novetats problemàtiques: la nova de Cassiopea (1572) descoberta per Tycho Brahe, el gran cometa del 1577, i després nous cometes, en 1580, 1582, i 1585; i del reconeixement de les relacions amb la física i la cosmologia. L'any 1588, poc després de la mort de Copèrnic, s'arriba a un cert compromís. L'astrònom Tycho Brahe proposa una teoria que manté la Terra immòbil, mentre els altres planetes volten al voltant del Sol, i aquest ho fa al voltant de la Terra.
A la meitat del , les teories de Nicolau Copèrnic estaven lluny de tenir una ràpida difusió. El primer filòsof que s'hi adherí fou Giordano Bruno, el qual va obtenir d'aquestes teories un conjunt de conseqüències que, des del punt de vista de la cosmologia del , són extremadament clarividents. Aquestes novetats es podien interpretar com una contradicció de les idees tradicionals que consideraven el cel com immutable, incorruptible, i superior a la regió terrestre. Tanmateix, l'astronomia de Copèrnic només fou admesa per molt pocs astrònoms, entre els quals, amb prudència, els alemanys Michael Maestlin (1550-1631), i Cristoph Rothmann. L'anglès Thomas Digges, és autor de l'obra A Perfit Description of the Caelestial Orbes, en què s'adheria amb entusiasme. S'hi han d'excloure Galileu (1564-1642) i Kepler (1571-1630), que eren molt més jóvens, i tampoc no s'ha d'afegir en aquesta llista Giordano Bruno, que no era estrictament un astrònom, sinó un filòsof, l'únic que acceptà les tesis copernicanes en la segona meitat del . En les seves obres, publicades entre els anys 1584 i 1591, s'hi mostrava entusiasmat.
Segons Aristòtil i Plató, l'univers era finit i esfèric. Tenia com a últim límit l'esfera del primum mobile, subjecte del motor diürn que es transmetia a l'interior de l'Univers, i que li havia estat conferit per una intel·ligència transcendent i aliena (Déu o el primer motor immòbil). Tots els estels fixos eren en una esfera, i tots a la mateixa distància de la Terra, immòbil, i central; Ptolemeu els va catalogar, fins a un nombre de 1.022, i els va agrupar en 48 constel·lacions. Els planetes estaven dins esferes (o orbes) sòlides, i es movien estant-hi fixats. Copèrnic conservava la idea de les esferes sòlides dels planetes, però atribuïa a la Terra tots els moviments estel·lars, i immobilitzava els estels fixos, i el Sol es convertia en el nou centre immòbil. Deixava als filòsofs el problema de si la part superior de l'esfera estel·lar era finita o infinita.
Giordano Bruno mantenia unes idees més pròpies del que de la seva època, car considerava el conjunt format pel Sol i els planetes com la unitat fonamental de l'Univers, a més d'una sèrie d'idees filosòfiques i científiques que l'enfrontaren amb les autoritats eclesiàstiques de la seva època.