Astronomia a fost prima știință naturală care a atins un nivel înalt de sofisticare și capacitate de predicție, lucru pe care l-a atins deja în a doua jumătate a mileniului I î.Hr. Succesul cantitativ timpuriu al astronomiei, în comparație cu alte științe naturale precum fizica, chimia, biologia și meteorologia (care au fost cultivate și în antichitate, dar care nu au atins același nivel de realizare), provine din mai multe cauze. În primul rând, subiectul astronomiei timpurii a avut avantajul stabilității și simplității – Soarele, Luna, planetele și stelele, mișcându-se în modele complexe, desigur, dar cu o mare regularitate. Biologia este mult mai complicată. În al doilea rând, subiectul era ușor de matematizat și deja în antichitatea greacă astronomia era adesea privită ca o ramură a matematicii. Acest lucru poate părea un paradox pentru un cititor modern, deoarece științele matematice sunt considerate dificile. Dar în Babilonul și Grecia antică, tocmai pentru că mișcările planetelor puteau fi supuse unui tratament matematic, astronomia a făcut progrese atât de rapide. Prin contrast, fizica nu a reușit să obțină mari câștiguri până în secolul al XVII-lea, când subiectul său a fost în cele din urmă matematizat cu succes. Și în al treilea rând, astronomia a beneficiat de legătura ei strânsă cu religia și filozofia, care au oferit o valoare socială pe care alte științe pur și simplu nu o puteau egala.
Tradiția astronomică este de o durată și o continuitate impresionante. Câteva observații babiloniene despre Venus sunt păstrate de la începutul mileniului al II-lea î.e.n., iar babilonienii și-au adus știința la un nivel înalt până în secolul al 4-lea î.e.n. Pentru următoarea jumătate de mileniu, cele mai mari progrese au fost făcute de astronomii greci, care și-au pus propria amprentă asupra subiectului, dar care au construit pe ceea ce au realizat babilonienii. În Evul Mediu timpuriu, limba principală a învățării astronomice era arabă, așa cum fusese și înainte greaca. Astronomii din tărâmurile islamice au stăpânit ceea ce au realizat grecii și au adăugat în curând la el. Odată cu renașterea învățării în Europa și Renașterea europeană, limba principală a astronomiei a devenit latină. Astronomii europeni s-au bazat mai întâi pe astronomia greacă, așa cum este tradusă din arabă, înainte de a obține acces direct la clasicii științei grecești. Astfel, astronomia modernă face parte dintr-o tradiție continuă, de aproape 4.000 de ani, care traversează mai multe culturi și limbi.
Procedând astfel, există, din păcate, puțin spațiu pentru alte ramuri fascinante ale istoriei astronomiei. Astronomia Lumii Noi, de exemplu, s-a dezvoltat în deplină independență, dar nu s-a ridicat la un nivel atât de avansat. În China, astronomia s-a dezvoltat la un nivel mult mai înalt, dar și acolo (în ciuda contactelor intermitente cu astronomia islamică și indiană și chiar a unui indiciu fascinant de influență babiloniană în calculul chinezesc al zilelor la intervale de 60 de zile) povestea este în mare măsură una separată. Acest lucru s-a schimbat odată cu misiunile iezuite din secolele al XVI-lea și al XVII-lea în China, care au adus în contact direct astronomia europeană și chineză. Și în India astronomia a atins un nivel înalt, implicând metode indiene originale, precum și adaptări indiene ale metodelor babiloniene și grecești, obținute adesea prin contacte persane.
Astronomii antici au reușit să facă diferența între stele și planete, deoarece stelele rămân relativ fixe de-a lungul secolelor, în timp ce planetele se vor mișca o cantitate apreciabilă într-un timp relativ scurt.
Până la inventarea telescopului și descoperirea legilor mișcării și gravitației în secolul al XVII-lea, astronomia s-a preocupat în primul rând de notarea și prezicerea pozițiilor Soarelui, Lunii și planetelor, inițial în scopuri calendaristice și astrologice și mai târziu pentru navigație. utilizări și interes științific.
De la sfârșitul secolului al XIX-lea, astronomia s-a extins pentru a include astrofizica, aplicarea cunoștințelor fizice și chimice la înțelegerea naturii obiectelor cerești și a proceselor fizice care controlează formarea, evoluția și emisia lor de radiații. În plus, gazele și particulele de praf din jurul și dintre stele au devenit subiectul multor cercetări. Studiul reacțiilor nucleare care furnizează energia radiată de stele a arătat cum diversitatea atomilor găsiți în natură poate fi derivată dintr-un univers care, după primele minute de existență, a fost format doar din hidrogen, heliu și o urmă de litiu. Preocupată de fenomenele de cea mai mare scară este cosmologia, studiul evoluției universului. Astrofizica a transformat cosmologia dintr-o activitate pur speculativă într-o știință modernă capabilă de predicții care pot fi testate.