世界天文學史
天文學的歷史非常久遠，可以說是人類歷史上古老的一門科學。從最初人類對於星象變化的認識開始，天文學就已經開始萌芽了。人們為了研究和制定各種時間或時令（例如：季節或者曆法）而產生了天文學，甚至有一部分是來源於占卜的——許多人以星象來進行占卜，即占星術。
可以說，天文學發展了那麼長的時間，研究它的歷史，也是非常有意義的。這也是天文學研究中的一個重要方向。尤其是歷史上記錄的各種天文現象，更是當今某些天文研究領域的非常重要、非常珍貴的資料。正是由於一直以來不斷的資料積累，才使得後來的天文學有了相當大的發展。因此天文學史也就成了天文學的一個重要分支。
早期的天文學致力於發展在天球上可見的明亮天體的運行規律，特別是太陽、月球、恆星和肉眼可見行星。早期天文學研究的一個例子是太陽在地平線上的出沒在恆星中位置的週年變化，這可以用來建立農業的儀式或日曆。在某些文化中，天文的資料被用於占星學中的預測。
古代的天文學家已經能夠區分恆星和行星，在比較下，恆星經歷世紀的長時間依然是固定不變的，但行星在很短的時間就會移動位置。
早期文化以神話和靈魂標示天體。它們認為這些天體 (和它們的運動)導致的現象包括雨、乾旱、季節和潮汐。一般還相信第一位的專業天文學家是祭司 (例如僧侶)，他們瞭解的天空是神聖的，因此古老的天文學和現在所謂的占星學是聯繫在一起的。古老的結構可能和天文校準有關 (像是巨石陣)，可能完全符合天文學和宗教功能。 世界各地的曆法都是依據太陽和月球 (測量年、月和日)設置的，對農業的節慶非常重要，並給出每年收穫的正確時間。現在最通用的西曆是以羅馬曆為基礎，將一年分為大月31天，小月30天，相互交替的12個月。在西元前46年，凱撒採用起源於西元前4世紀的希臘天文學家Callippus所提出一年長度為365 1/4天的曆法改革。
東亞的天文學起源於中國，節氣在戰國時代就已經出現了。中國天文學的知識在東亞散播開來。
中國天文學史是天文學史的一個分支，也是自然科學史的一個組成部分。
中國史學異常發達，在中國古代社會，頒曆法為皇權的象徵之一。自秦漢以降，大約有一百多種曆法。中國的古代天象記錄是當時世界上最豐富，最有系統的。《春秋》魯文公十四年（前613年），出現哈雷彗星的記載，是中國最早的記錄；到清代宣統二年（1910年），史書對哈雷彗星出現的記載多達31次。
公元前2137年，10月22日歷史上最早的日食記錄。
公元前2000年左右，中國測定木星繞天一周的周期為12年。周天分為十二分，稱為十二次，木星每的行經一次，就用木星所在星次來紀年。
某些人認為古代中國是有地圓說的，不過在當時沒有「天圓地方」那麼權威性，前4世紀的中國法家思想家慎到就提到「天形如彈丸，半覆地上，半隱地下，其勢斜倚」，慎到認為天體是圓球形的，沿著傾斜的極軸在不停地轉動。戰國時期的另一位政治家惠施提到「天與地卑，山與澤平……天地一體也」，認為既然天體是球形的，那大地也應如此，支持地圓說。對於天圓地方之說，略早前生活在前5世紀的曾子就有過困惑，當單居離問曾子關於是否有「天圓地方」之說時，曾子反問道：如果天是圓的，地是方的，不是有四個角露出來遮掩不住嗎？曾子認為一個半球形的天穹要如何覆蓋在一個方形的大地，可惜曾子沒有進一步深思這個問題，卻用答非所問的方式轉移問題，他引用孔子的話：「天道曰圓，地道曰方」。
天文學在中國有悠久的歷史，從西元前6世紀就有詳細的天文記錄，在17世紀西方天文學和望遠鏡的介入之前，中國天文學家已經紀錄彗星、太陽黑子。中國人很早就能預測月食，但日食並未被精確預測過，明末中國司天監官員與西方傳教士的觀測日食比賽，以中國失敗收場。
大部分早期的中國天文學的目的在維繫時間。中國使用的曆法是陰陽合曆，但是因為太陽和月球的周期不是非常契合，因此經常修訂並改用新的曆法，天文觀測的主要目的也都是為了製曆。而制歷的主要目的則是為了顯示皇朝正統，因此，每次改朝換代，中國都會改換曆法。
星占是中國天文學主要的一個部分，中國人認為天象與人間皇朝的國運息息相關，因此，中國司天監對偶然出現在恆星之間的」客星」非常小心和注意。有世界最早的超新星紀錄，在《後漢書》的占星志中有西元185年的超新星記載，創造出蟹狀星雲的超新星也在西元1054年也被中國司天監觀測到，並記錄為一顆」客星」，古老的彗星和超新星等天文事件的記錄，對現代天文學的研究非常有價值。
甘德在西元前4世紀編製了一份的星表。過去認為這是最早的星表，但後來在巴比倫發現了更早的星表——en:Babylonian star catalogues。
儘管中國人在記錄天象上遙遙領先，但對宇宙本質規律的探索卻停滯不前。中國人從未發現大地是球形的，亦未能提出一個基於邏輯、數學的宇宙體系。此外，中國古代天文學被皇權壟斷，為了防止民眾借天象造反，中國一直禁止民眾私習天文，如有犯者，罪同造反，將被斬首，這也成為中國天文學落後的一個原因。
古希臘天文學是指古典時期用希臘語記錄的天文學，涵蓋古典希臘時期、希臘化時期、希臘羅馬時期、古典時代晚期等時期的天文學。它不局限於地理上的希臘或種族上的希臘人，因為在亞歷山大大帝的南征北戰之後，希臘語已經成為希臘化世界學術界的通用語言。這一時期的希臘天文學又被稱為希臘化天文學，而希臘化時期之前的希臘天文學則被稱為古典希臘天文學。在希臘化和羅馬時期，許多追隨希臘傳統的希臘和非希臘天文學家都曾在托勒密埃及的繆塞昂和亞歷山大圖書館進行過研究。
古典希臘和希臘化時期天文學家發展的天文學被歷史學家認為是天文學史上的一個重要時期。古希臘天文學以開始尋求天象的理性、物理的解釋為標誌。北天的多數星座以及很多恆星和行星的名稱都來源於古希臘天文學。古希臘天文學主要受到巴比倫天文學的影響，也部分受到埃及天文學的影響；其本身則影響了印度天文學、阿拉伯伊斯蘭天文學和西歐天文學。
關於可以辨別的恆星和星座的記載早在現存最早的古希臘文學作品——荷馬和赫西俄德的作品中就出現了。在《伊利亞特》和《奧德賽》中，荷馬提到了這些天體：牧夫座／畢星團／獵戶座／昴星團／天狼星／大犬座。
活躍於公元前七世紀的赫西俄德則在《工作和時日》中提及了大角星。儘管荷馬和赫西俄德的作品本身並不是科學著作，它們傳達了一種原始的宇宙學——平坦的大地被一條大洋河所包圍。一些恆星會升起和落下（從古希臘人的觀點來看，落下即是消失在海洋中）；而其它恆星則是不落的。根據一年中時候的不同，有些恆星會在日出或日落的時候升起或落下。
公元前五、六世紀的前蘇格拉底哲學中關於宇宙的推測相當普遍。阿那克西曼德（約前 610—前 546）描述了一個懸在宇宙中心、被火圈包圍的圓柱形大地。畢達哥拉斯學派的菲洛勞斯（約前 480—前 405）認為宇宙由恆星、行星、太陽、月亮、大地和對地等十個圍繞一團看不見的中心火焰旋轉的天體組成。這些觀點表明公元前五、六世紀的古希臘人已經認識到行星的存在，並且對宇宙的結構進行了推測。
西方語言中「行星」這個名稱來源於希臘語「πλανήτης」（轉寫成拉丁字母即是「planētēs」），意思是「漫遊者」。行星被稱為「漫遊者」的原因是古代天文學家注意到它們在天空中移動的軌跡相對於其他天體有所不同。水星、金星、火星、木星、土星這五顆行星可以裸眼觀察到；有時候太陽和月亮也被歸類成裸眼行星。由於行星在接近太陽時時常會被太陽的光芒掩蓋，要識別出全部五顆行星需要進行仔細的觀察。金星的觀察就是這樣一個例子。早期的古希臘人認為在傍晚和清晨出現的金星分別是兩個不同的天體，直到畢達哥拉斯發現它們其實是同一個行星。
古希臘人用希臘神話中的人物為行星命名，羅馬神話中對應的人物名字則是現在英語中各個行星的名字的基礎。
許多古代曆法都以太陽或月亮的運行周期為基礎。古希臘曆法中也包含這兩個周期。然而，同時基於太陽和月亮的周期的陰陽曆並不容易編製。一些古希臘天文學家創造出了基於食的周期的曆法。
在古典希臘，天文學是數學的一個分支，天文學家的研究目的是創造可以模擬天體運動現象的幾何模型。這個傳統始於畢達哥拉斯學派。畢達哥拉斯學派將天文和算術、幾何、音樂並舉為四種數學技藝。後來由這四種技藝組成的數學研究就被稱為「四藝」。
儘管不是一位創造性的數學家，柏拉圖（前 427—前 347）在《理想國》中將四藝作為哲學教育的基礎。他鼓勵了比他更年輕的數學家歐多克斯（約前 410—約前 347）去發展一套古希臘的天文學體系。現代科學史家大衛•林德伯格說道：
「在他們的工作成果中我們可以看到：(1) 關注的重點從恆星轉向行星，(2) 「雙球模型」這種幾何模型被創造出來用以表示恆星和行星現象，(3) 統領用以解釋行星觀測的理論的準則被建立起來。」
雙球模型是一個地心說模型。它把宇宙分成兩個區域：１處於中心、靜止不動的地球。２多個由以太組成、圍繞地球旋轉的球體構成的球形天空。
柏拉圖關於宇宙學的主要著作是《蒂邁歐篇》和《理想國》。在這兩部作品中，他描述了雙球模型，並說有八個球體搬運著七個行星和恆星。他按從地球從近到遠的順序把天體排列成：月亮／太陽／金星／水星／火星／木星／土星／恆星。根據《理想國》中的「伊爾神話」，宇宙就是，由塞壬掌管、被統稱為摩伊賴或命運三女神的必然女神的三個女兒旋轉的「必然」的紡錘。
根據辛普利丘斯（公元 6 世紀）講述的一個故事，柏拉圖向同時代的古希臘數學家提出了一個問題：「行星的視運動可以通過假設怎樣的均勻、有序運動來解釋？」（Lloyd 1970，第 84 頁）。柏拉圖提出，行星表面上的不規則運動可以通過以球形大地為中心的勻速圓周運動的組合來解釋。這在公元 4 世紀是一個新穎的觀點。
歐多克斯對柏拉圖的問題的解答是為每個行星指定一組同心球。通過傾斜球體的旋轉軸，為每個球指定不同的旋轉周期，歐多克斯得以逼近天體的「出沒」。這使得他成為嘗試給出行星運動的數學描述的第一人。他關於行星的著作《論速度》的主要思想可在亞里士多德的《形上學》（第七章第 8 節）以及辛普利丘斯對亞里士多德的另一部著作《論天》的一部評著中得以一瞥。由於歐多克斯的著作都已失傳，人們對他的認識都來自二次文獻。阿拉托斯關於天文學的詩作即是基於歐多克斯的成果；西奧多修斯的《球面幾何學》可能亦是如是。這說明歐多克斯的工作除行星運動外對球面天文學亦有涉獵。
公元 4 世紀的古希臘天文學家卡利普斯在歐多克斯的 27 個球體（26 個屬於行星，1 個屬於恆星）之外又添加了 7 個球體。亞里士多德描述了歐多克斯和卡利普斯的同心球體系，但是認為每組同心球中需要加入額外的球體來抵消外層球體的運動。亞里士多德的動機是對同心球體系的物理本質的考量：如果沒有這些額外的球體，外層球體的運動就會被轉移到內層球體上。
行星模型和觀測天文學－歐多克斯的同心球體系有幾個重要的缺陷。第一，它不能精確地預測行星運動。卡利普斯的工作可能就是修正這項缺陷的一次嘗試。第二，它不能解釋行星視運動中的速度變化。第三，它不能解釋在地球上看到的行星亮度的變化，因為歐多克斯的球體是同心的，行星和地球之間的距離是不變的。這個問題在古典希臘時期就已被奧托呂科斯（約前 310 年）指出。
針對這些缺陷，阿波羅尼奧斯（約前 262—約前 190）提出了兩種新機制使得行星的距離和速度都可以變化：偏心圓（偏心本輪）模型和本輪—均輪模型。本輪是一個運載行星圍繞地球運動的圓。（「本輪」一詞來源於拉丁語「ferro」、「ferre」，意即「搬運」。）偏心本輪即是中心稍微偏離地球的本輪。在本輪—均輪模型中，本輪運載一個較小的圓形均輪，均輪本身則運載行星。阿波羅尼奧斯定理證明，本輪—均輪模型可以模擬偏心圓模型。本輪—均輪模型還可以解釋逆行，即行星相對黃道的視運動在一段短時間內方向逆轉。現在天文史學家已經確定歐多克斯的模型只能粗略地近似部分行星的逆行，其它行星的逆行則完全不能解釋。
公元前 2 世紀，喜帕恰斯在得知巴比倫天文學家可以精確地預測行星的運動之後，認為古希臘天文學家也應達到同樣的水平。他根據巴比倫的觀測或預測記錄創造了更好的行星運動的幾何模型。對於太陽，他根據對晝夜平分點的觀測使用了一個簡單的偏心輪模型。這使得他可以解釋太陽運動速度和季節長短的變化。對於月亮，他使用了一個本輪—均輪模型。對於其他的行星，他未能給出精確的模型，比且批評其他古希臘天文學家創造了不精確的模型。
喜帕恰斯也編織了一份星表。根據老普林尼，喜帕恰斯還觀測到了一顆新星。為了使後世可以知道星體的出現、消失、移動以及亮度變化，他記錄星體的位置和亮度。托勒密把這份星表和喜帕恰斯發現歲差聯繫起來。（歲差即是由地球自轉軸的偏移導致的晝夜平分點沿黃道的緩慢移動。）喜帕恰斯認為歲差是由運載恆星的球體的運動導致的。
日心說和宇宙尺度－公元前 3 世紀，阿里斯塔克斯提出了另外一種宇宙學——一個太陽系的日心說模型，把太陽而非地球放置在已知宇宙的中心（因此有時他也被稱為「古希臘的哥白尼」）。但他的天文學觀點並不被廣泛接受，只有少數簡略的描述流傳下來。現在人們知道阿里斯塔克斯的一個追隨者是塞琉古。
阿里斯塔克斯撰寫了《論日月的大小和距離》，這是他唯一一部傳世著作。在書中，他計算了太陽和月亮的大小以及以地球半徑為單位的它們和地球之間的距離。之後不久，埃拉托斯特尼計算了地球的大小，為阿里斯塔克斯的計算結果提供具體的數據。喜帕恰斯撰寫了另外一部《論日月的大小和距離》，但已失傳。阿里斯塔克斯和喜帕恰斯都低估了太陽和地球之間的距離。
喜帕恰斯被認為是古希臘最重要的天文學家之一，因為他把精確預測的觀念引入了天文學。他也是托勒密之前最後一位具有創新性的天文學家。托勒密是公元 2 世紀在羅馬埃及的亞歷山大港工作的一位數學家。他的天文學和占星學著作包括《天文學大成》《行星假說》《四書》《實用天文表》《坎努帕斯碑文》等等。
《天文學大成》是西方天文學史上最具影響力的著作之一。在書中，托勒密通過引入一個新的數學工具——偏心勻速點——解釋了行星運動的預測方法，這是喜帕恰斯所未能做到的。《天文學大成》是一部系統性的天文學論著，綜合了許多前人的地理、模型和觀測結果。這可能正是使得它得以流傳下來，而不像其他專門性著作一樣被忽視和失傳的原因。托勒密把各個行星按順序排列成：月亮／水星／金星／太陽／火星／木星／土星／恆星。這個順序在被日心說體系和第谷體系取代之前一直是天文學的標準觀點。
托勒密對其他數學家的成果的依賴程度，尤其是喜帕恰斯星表的使用，自 19 世紀以來一直是一個有爭議的問題。 Robert R. Newton 在 1970 年代提出了一個特別具爭議性的觀點。在《The Crime of Claudius Ptolemy》一書中，他聲稱托勒密偽造了觀測結果，並把喜帕恰斯編製星表的工作成果據為己有。但是，Newton 的觀點並不為多數天文史學家所接受。
古典時期晚期的一些數學家為《天文學大成》撰寫了評註，這其中包括帕波斯、賽翁以及他的女兒希帕提婭。托勒密天文學一直是中世紀西歐和伊斯蘭天文學的標準學說，直到在 16 世紀之前被馬拉格、日心說、第谷等學說體系取代為止。但是，最近發現的一些手稿顯示古典時期的希臘占星學家仍然用托勒密體系以前的方法進行計算（Aaboe，2001）。
希臘天文學在公元前3世紀，在印度旁邊的阿里—坎拉姆的希臘巴克特里亞城發源。一些日晷儀，包括一個根據烏賈因的緯度調整的赤道日晷儀已被考古發掘出來。一些與孔雀帝國的交流，與後來的印度-希臘王國擴張至印度境內都顯示一些交流可能發生在這一時期。
一些希臘羅馬占星術的書籍在公元前幾世紀傳入印度。Yavanesvara在公元後2世紀翻譯了希臘人的一本書Yavanajataka（Sayings of the Greeks），受到了西部總督Saka王Rudradaman I的保護。Rudradaman's在烏賈因的首都「變成了印度天文學家的格林尼治和阿拉伯和拉丁人天文學論文的Arin，因為他和他的繼承人們將希臘占星術和天文學帶入了印度。」
在6世紀晚期，the Romaka Siddhanta("羅馬人的信條")和the Paulisa Siddhanta ("保羅的信條")被當做五部重要天文學專著中的兩部，編入了Varahamihira的Pañca-siddhāntikā ("五部專著")。Varahamihira在Brihat-Samhita中這樣寫道：「希臘人，儘管魚龍混雜，但必須在科學之類的方面得到尊重，超過別人。」Garga Samhita也說：「Yavanas是野蠻人，但因為天文學從他們中起源，因此他們必須被像神一樣的崇敬。」
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