天文学的历史非常久远，可以说是人类历史上古老的一门科学。从最初人类对于星象变化的认识开始，天文学就已经开始萌芽了。人们为了研究和制定各种时间或时令（例如：季节或者历法）而产生了天文学，甚至有一部分是来源于占卜的——许多人以星象来进行占卜，即占星术。

可以说，天文学发展了那么长的时间，研究它的历史，也是非常有意义的。这也是天文学研究中的一个重要方向。尤其是历史上记录的各种天文现象，更是当今某些天文研究领域的非常重要、非常珍贵的资料。正是由于一直以来不断的资料积累，才使得后来的天文学有了相当大的发展。因此天文学史也就成了天文学的一个重要分支。

早期的天文学致力于发展在天球上可见的明亮天体的运行规律，特别是太阳、月球、恒星和肉眼可见行星。早期天文学研究的一个例子是太阳在地平线上的出没在恒星中位置的周年变化，这可以用来建立农业的仪式或日历。在某些文化中，天文的资料被用于占星学中的预测。

古代的天文学家已经能够区分恒星和行星，在比较下，恒星经历世纪的长时间依然是固定不变的，但行星在很短的时间就会移动位置。

早期的历史

早期文化以神话和灵魂标示天体。它们认为这些天体 (和它们的运动)导致的现象包括雨、干旱、季节和潮汐。一般还相信第一位的专业天文学家是祭司 (例如僧侣)，他们了解的天空是神圣的，因此古老的天文学和现在所谓的占星学是联系在一起的。古老的结构可能和天文校准有关 (像是巨石阵)，可能完全符合天文学和宗教功能。 世界各地的历法都是依据太阳和月球 (测量年、月和日)设置的，对农业的节日非常重要，并给出每年收获的正确时间。现在最通用的西历是以罗马历为基础，将一年分为大月31天，小月30天，相互交替的12个月。在西元前46年，凯撒采用起源于西元前4世纪的希腊天文学家Callippus所提出一年长度为365 1/4天的历法改革。

中国

东亚的天文学起源于中国，节气在战国时代就已经出现了。中国天文学的知识在东亚散播开来。

天文学在中国有悠久的历史，从西元前6世纪就有详细的天文记录，在17世纪西方天文学和望远镜的介入之前，中国天文学家已经纪录彗星、太阳黑子。中国人很早就能预测月食，但日食并未被精确预测过，明末中国司天监官员与西方传教士的观测日食比赛，以中国失败收场。

大部分早期的中国天文学的目的在维系时间。中国使用的历法是阴阳合历，但是因为太阳和月球的周期不是非常契合，因此经常修订并改用新的历法，天文观测的主要目的也都是为了制历。而制历的主要目的则是为了显示皇朝正统，因此，每次改朝换代，中国都会改换历法。

星占是中国天文学主要的一个部分，中国人认为天象与人间皇朝的国运息息相关，因此，中国司天监对偶然出现在恒星之间的”客星”非常小心和注意。有世界最早的超新星纪录，在《后汉书》的占星志中有西元185年的超新星记载，创造出蟹状星云的超新星也在西元1054年也被中国司天监观测到，并记录为一颗”客星”，古老的彗星和超新星等天文事件的记录，对现代天文学的研究非常有价值。

甘德在西元前4世纪编制了一份的星表。过去认为这是最早的星表，但后来在巴比伦发现了更早的星表——en:Babylonian star catalogues。

尽管中国人在记录天象上遥遥领先，但对宇宙本质规律的探索却停滞不前。中国人从未发现大地是球形的，亦未能提出一个基于逻辑、数学的宇宙体系。此外，中国古代天文学被皇权垄断，为了防止民众借天象造反，中国一直禁止民众私习天文，如有犯者，罪同造反，将被斩首，这也成为中国天文学落后的一个原因。

乔凡尼·斯基亚帕雷利所绘之火星地图。

宇宙学和宇宙的膨胀

宇宙微波背景辐射的结果比较，从COBE, WMAP和普朗克卫星记录在1989年-2013年的进步。

我们大部分的现有的知识是在20世纪获得的。通过使用摄影的帮助下，昏暗物体被观察。我们的太阳被认为是由超过1010颗星（100亿颗恒星）星系的一部分。