Astronomia gizakiak landutako zientziarik zaharrenetako bat da; badakigu, adibidez, antzinako Mesopotamian bazeudela astronomoak, planetak eta izarrak aztertzen zituzten adituak. Lurra laua zela uste zuten, batere mugitzen ez zela, eta, gainera, unibertsoaren erdigunea zela. Zerua, ordea, metalezko teilatu bat zelakoan zeuden eta jainko-jainkosek mugitzen omen zituzten izarrak, Eguzkia, Ilargia eta ikusten zituzten planetak.
Aspaldiko beste zibilizazio batzuek ere interes handia erakutsi zuten gai hauei buruz: antzinako greziarrek eta erromatarrek Europan, edo maiek Ameriketan. Aristoteles greziar filosofoak lurra biribila zela esan zuen, ilargian egiten zuen itzala biribila zelako. Mende bat geroago, Aristarko izeneko greziar astronomo batek aurreko guztiarekin hautsi zuen: Eguzkia da unibertsoaren erdigunea, eta ez lurra. Horrez gain, gehitu zuen Lurrak bere buruaren baitan ematen zituela birak.
Hiparko greziar astronomoak Rodas irlan behatoki bat eraiki zuen eta hainbat tresna erabilita, zeruko objektuen arteko distantzia eta Lurretik gertuen zeudenen tamaina kalkulatzea lortu zuen. Lurraren eta Ilargiaren arteko distantzia kalkulatzea lortu zuen eta urte oso batean zehar Eguzkiak eta Ilargiak izango zuten kokapena jakiteko sistema bat ere garatu zuen.
Hala ere, Ptolomeo pentsalaria izan zen astronomian entzute handiena izan zuena. Haren ustetan, Lurra ez zen mugitzen eta gainontzeko objektuak mugitzen ziren lurraren inguruan. Teoria geozentriko deritzo ideia horri, Lurra Unibertsoaren erdigune hartzen baitu. Eliza Katolikoa defendatu zuen geroago Ptolomeoren ideia hori.
XV. mendean hasi ziren azkenean gauzak aldatzen. Nikolas Koperniko zientzialari katolikoa, hainbat urtez Ptolomeoren ideiak lantzen eta esperimentuak egiten ibili ondoren, konturatu zen Ptolomeo oker zegoela. Aristarkoren lanak oso ondo ezagutzen zituen eta pixkanaka, esperimentuak eginez, Eguzkia erdigunean zegoela konturatu zen, eta planetak haren inguruan biraka zeudela. Teoria horri teoria heliozentriko edo heliozentrismo deritzo. Lurra gainontzeko planeten pare jarri zuen, Eguzkiaren inguruan biraka, eta gehitu zuen Ilargia zela Lurraren inguruan biraka zegoen objektu bakarra. Horrez gain, Lurra mugitu egiten zela ere baieztatu zuen, bere ardatzaren jiran mugitzen zela, eta horrek sortzen zituela egunaren eta gauaren arteko aldaketak.
Elizak defendatzen zituen ideiekin bat ez zetorrenez, arazo ugari sortu zitzaizkion Kopernikori bere teoria defendatzeko. Oso kritikatua izan zen arren, ez zen beste zientzialari batzuen pare zigortua izan; Galileo Galilei, Johannes Kepler edota Giordano Bruno izan ziren Inkisizioak zigortutako zientzialarietako batzuk.
Galileo Galilei italiarra Fisikaren aitatzat jotzen da egun astronomian aztertu zuen guztiagatik. Teleskopioa astronomiarako erabili zuen lehena izan zen, eta teleskopioari esker lehen aurkikuntzarik garrantzitsuenak egin zituen zientzialaria. Adibidez, Jupiter izeneko planetak lau ilargi zituela ikusi ahal izan zuen. Saturnoren eraztunak ere deskubritu zituen, Artizarrararen fase ezberdinak eta baita Eguzkiaren orbanak ere. Esne Bidearen benetako tamainara gehien hurbildu zena izan zen eta Kopernikoren ideiak hain sutsuki defendatzeagatik izan zituen hainbeste tirabira Inkisizioarekin. Elizak haren lanak gaitzetsi zituen eta haren ideiak defendatzeari uzteko eskatu zioten, Bibliarekin bat ez zetozelako. Epaitua ere izan zen azkenean eta betiko espetxealdira kondenatua, gainera, kartzelan izan beharrean, haren etxean. Haren liburu guztien kopiak erre zituzten ondoren, eta unibertsitate guztietan epai horren berri eman.
Mende berean, Johannes Kepler astronomo eta matematikari alemaniarrak Eguzki-sistemako planeten mugimenduen legeak deskribatu zituen, hau da, planetek eguzkiaren inguruan egiten dituzten orbitak aurkitu zituen, eta planetek ematen zituzten birak biribilak izan beharrean eliptikoak zirela ondorioztatu zuen.
Galileo Galilei hil zen urte berean Jaio zen Isaac Newton. Grabitatearen legea deskubritu zuen Newtonek, hau da, Eguzki-sisteman funtzionatzen duen fisika. Keplerrek aurretik azaldutako arauak frogatu ahal izan zituen; gainera, hainbat arau ezarri zituen Eguzki-sistemako mugimenduak azaltzeko.
Pixkanaka, Newtonen eta beste hainbat zientzialariren deskubrimenduei esker Eguzki-sistemako astro ezberdinen mugimendu eta kokapena aurkitu zituzten, Neptuno eta Plutonena izan ezik.
Azken bi astro horiek geroago deskubritu ziren; hasieran, kalkulu matematikoei esker, eta teleskopio hobeen laguntzaz ondoren. Urbain Le Verrier astronomo frantsesak Neptuno non zegoen kalkulatu zuen eta Johann Galle alemanak ikusi ere ikusi zuen geroago lehen aldiz. Pluton berriz, Eguzki-sisteman urrutien dagoen planeta ñimiñoa Clyde Tombaugh astronomo amerikarrak deskubritu zuen.
Azkenik, XX. mendean eta orain ere, aurkikuntza handiak egiten ari dira astronomiaren alorrean; haien artean, galaxiak, zulo beltzak, neutroi-izarrak, quasarrak eta bestelako hainbat fenomeno.