Antik Çağ
İlk astronomlar yıldızlara bakmak için sadece gözlerini kullanıyorlardı. Dini nedenlerle takımyıldızların ve yıldızların haritalarını ve yılın zamanını hesaplamak için takvimler yaptılar. Maya halkı ve Eski Mısırlılar gibi ilk medeniyetler basit gözlemevleri inşa etmiş ve yıldızların konumlarının haritalarını çizmişlerdir. Ayrıca Dünya'nın evrendeki yeri hakkında düşünmeye başladılar. Uzun bir süre boyunca insanlar Dünya'nın evrenin merkezi olduğunu ve gezegenlerin, yıldızların ve güneşin onun etrafında döndüğünü düşündüler. Bu jeosentrizm olarak bilinir.
Eski Yunanlılar güneşin ve yıldızların hareketlerini ölçümler yaparak açıklamaya çalışmışlardır. Eratosthenes adında bir matematikçi Dünya'nın boyutunu ölçen ve Dünya'nın bir küre olduğunu kanıtlayan ilk kişidir. Aristarchus adlı bir başka matematikçinin teorisi ise Güneş'in merkezde olduğu ve Dünya'nın onun etrafında hareket ettiğiydi. Bu heliosentrizm olarak bilinir. Sadece birkaç kişi bunun doğru olduğunu düşünüyordu. Geri kalanlar yer merkezli modele inanmaya devam etti. Takımyıldızların ve yıldızların isimlerinin çoğu o dönemdeki Yunanlılardan gelmektedir.
Arap astronomlar Orta Çağ boyunca gelişmiş yıldız haritaları ve Dünya'nın büyüklüğünü tahmin etme yolları da dahil olmak üzere birçok ilerleme kaydettiler. Ayrıca Yunanca kitapları Arapçaya çevirerek eskilerden dersler aldılar.
Rönesans'tan modern çağa
Rönesans döneminde Nicolaus Copernicus adında bir rahip, gezegenlerin hareket tarzına bakarak Dünya'nın her şeyin merkezi olmadığını düşündü. Önceki çalışmalarına dayanarak, Dünya'nın bir gezegen olduğunu ve tüm gezegenlerin güneşin etrafında hareket ettiğini söyledi. Bu eski heliosentrizm fikrini geri getirdi. Galileo Galilei adında bir fizikçi kendi teleskoplarını yaptı ve bunları kullanarak ilk kez yıldızlara ve gezegenlere daha yakından baktı. Copernicus ile aynı fikirdeydi. Katolik Kilisesi Galileo'nun hatalı olduğuna karar verdi. Hayatının geri kalanını ev hapsinde geçirmek zorunda kaldı. Heliosentrik fikirler kısa süre sonra Johannes Kepler ve yerçekimi teorisini icat eden Isaac Newton tarafından geliştirildi.
Galileo'dan sonra insanlar daha iyi teleskoplar yaptılar ve bunları Uranüs ve Neptün gezegenleri gibi daha uzaktaki nesneleri görmek için kullandılar. Ayrıca yıldızların Güneşimize ne kadar benzediğini, ancak farklı renklerde ve boyutlarda olduklarını gördüler. Ayrıca galaksiler ve nebulalar gibi binlerce başka uzak nesneyi de gördüler.
Modern dönem
1920'den sonraki 20. yüzyıl astronomide önemli değişikliklere sahne oldu.
1920'lerin başında, içinde yaşadığımız galaksi olan Samanyolu'nun tek galaksi olmadığı kabul edilmeye başlandı. Başka galaksilerin varlığı, Andromeda nebulasını farklı bir galaksi olarak tanımlayan Edwin Hubble tarafından kesinleştirildi. Evrenin genişlediğini kanıtlayan da Hubble'dı. Uzak mesafelerde pek çok başka galaksi vardı ve galaksimizden uzaklaşıyorlardı. Bu tamamen beklenmedik bir şeydi.
1931 yılında Karl Jansky, radyo iletişimindeki bir gürültü kaynağını izole etmeye çalışırken Dünya dışından gelen radyo emisyonunu keşfetti ve radyo astronominin doğuşuna ve gökyüzünü gözlemlemek için elektromanyetik spektrumun başka bir bölümünü kullanmaya yönelik ilk girişimlere işaret etti. Elektromanyetik spektrumun atmosferin engellemediği kısımları artık astronomiye açılmış ve daha fazla keşif yapılmasına olanak sağlamıştır.
Evrene açılan bu yeni pencere sayesinde, örneğin uzaya düzenli radyo dalgaları gönderen pulsarlar gibi yepyeni şeyler keşfedildi. İlk başlarda bu dalgaların uzaylı kaynaklı olduğu düşünülüyordu çünkü atımlar o kadar düzenliydi ki yapay bir kaynağa işaret ediyordu.
İkinci Dünya Savaşı'ndan sonraki dönemde, normalde hükümetler tarafından iyi gözlem alanlarında büyük ve hassas teleskopların inşa edildiği ve işletildiği daha fazla gözlemevi görüldü. Örneğin Bernard Lovell, Jodrell Bank'ta artık askeri radar ekipmanlarını kullanarak radyo astronomisine başladı. Bu tesis 1957 yılına gelindiğinde dünyanın en büyük yönlendirilebilir radyo teleskobuna sahipti. Benzer şekilde, 1960'ların sonunda, yüksek irtifası ve açık gökyüzü sayesinde görünür ve kızılötesi teleskoplar için iyi bir yer olan Hawaii'deki Mauna Kea'da özel gözlemevleri inşa edilmeye başlandı.
Astronomideki bir sonraki büyük devrim roketçiliğin doğuşu sayesinde oldu. Bu sayede teleskoplar uzaya uydular üzerinde yerleştirilebildi.
Uzay teleskopları, tarihte ilk kez, atmosfer tarafından engellenen ışınlar da dahil olmak üzere tüm elektromanyetik spektruma erişim sağladı. X-ışınları, gama ışınları, morötesi ışık ve kızılötesi spektrumun bazı bölümleri, gözlem teleskoplarının fırlatılmasıyla astronomiye açıldı. Spektrumun diğer kısımlarında olduğu gibi, yeni keşifler yapıldı.
1970'lerden itibaren uydular daha hassas ve daha iyi uydularla değiştirilmek üzere fırlatıldı ve gökyüzünün elektromanyetik spektrumun neredeyse tüm bölümlerinde haritalanmasına neden oldu.
