Kuno
Para astronom awal hanya menggunakan mata mereka untuk melihat bintang-bintang. Mereka membuat peta rasi bintang dan bintang-bintang untuk alasan keagamaan dan kalender untuk mengetahui waktu dalam setahun. Peradaban awal seperti bangsa Maya dan Mesir Kuno membangun observatorium sederhana dan menggambar peta posisi bintang-bintang. Mereka juga mulai berpikir tentang tempat Bumi di alam semesta. Untuk waktu yang lama orang mengira Bumi adalah pusat alam semesta, dan bahwa planet-planet, bintang-bintang dan matahari mengelilinginya. Ini dikenal sebagai geosentrisme.
Orang Yunani Kuno mencoba menjelaskan gerakan matahari dan bintang-bintang dengan melakukan pengukuran. Seorang matematikawan bernama Eratosthenes adalah orang pertama yang mengukur ukuran Bumi dan membuktikan bahwa Bumi adalah sebuah bola. Sebuah teori oleh matematikawan lain bernama Aristarchus adalah, bahwa matahari berada di pusat dan Bumi bergerak mengelilinginya. Ini dikenal sebagai heliosentrisme. Hanya sedikit orang yang menganggapnya benar. Sisanya tetap percaya pada model geosentris. Sebagian besar nama rasi bintang dan bintang-bintang berasal dari orang Yunani pada masa itu.
Astronom Arab membuat banyak kemajuan selama Abad Pertengahan termasuk peta bintang yang lebih baik dan cara-cara untuk memperkirakan ukuran Bumi. Mereka juga belajar dari orang-orang terdahulu dengan menerjemahkan buku-buku Yunani ke dalam bahasa Arab.
Renaisans hingga era modern
Selama masa renaissance, seorang pendeta bernama Nicolaus Copernicus berpikir, dari melihat cara planet-planet bergerak, bahwa Bumi bukanlah pusat dari segalanya. Berdasarkan karya-karya sebelumnya, dia mengatakan bahwa Bumi adalah sebuah planet dan semua planet bergerak mengelilingi matahari. Ini membawa kembali gagasan lama heliosentrisme. Seorang fisikawan bernama Galileo Galilei membangun teleskopnya sendiri, dan menggunakannya untuk melihat lebih dekat pada bintang-bintang dan planet-planet untuk pertama kalinya. Dia setuju dengan Copernicus. Gereja Katolik memutuskan bahwa Galileo salah. Dia harus menghabiskan sisa hidupnya di bawah tahanan rumah. Ide-ide Heliosentris segera diperbaiki oleh Johannes Kepler dan Isaac Newton yang menemukan teori gravitasi.
Setelah Galileo, orang-orang membuat teleskop yang lebih baik dan menggunakannya untuk melihat objek-objek yang lebih jauh seperti planet Uranus dan Neptunus. Mereka juga melihat bagaimana bintang-bintang mirip dengan Matahari kita, tetapi dalam berbagai warna dan ukuran. Mereka juga melihat ribuan objek jauh lainnya seperti galaksi dan nebula.
Era modern
Abad ke-20 setelah tahun 1920 menyaksikan perubahan penting dalam astronomi.
Pada awal tahun 1920-an, mulai diterima bahwa galaksi tempat kita tinggal, Bima Sakti, bukanlah satu-satunya galaksi. Keberadaan galaksi lain diselesaikan oleh Edwin Hubble, yang mengidentifikasi nebula Andromeda sebagai galaksi yang berbeda. Hubble jugalah yang membuktikan bahwa alam semesta mengembang. Ada banyak galaksi lain pada jarak yang jauh dan mereka surut, menjauh dari galaksi kita. Itu benar-benar tak terduga.
Pada tahun 1931, Karl Jansky menemukan emisi radio dari luar Bumi ketika mencoba mengisolasi sumber kebisingan dalam komunikasi radio, menandai lahirnya astronomi radio dan upaya pertama dalam menggunakan bagian lain dari spektrum elektromagnetik untuk mengamati langit. Bagian spektrum elektromagnetik yang tidak terhalang oleh atmosfer sekarang dibuka untuk astronomi, sehingga memungkinkan lebih banyak penemuan dibuat.
Terbukanya jendela baru di alam semesta ini menyebabkan ditemukannya hal-hal yang sama sekali baru, misalnya pulsar, yang mengirimkan pulsa gelombang radio secara teratur ke luar angkasa. Gelombang tersebut pertama kali dianggap berasal dari alien karena denyutannya sangat teratur sehingga menyiratkan sumber buatan.
Periode setelah Perang Dunia ke-2, lebih banyak observatorium di mana teleskop besar dan akurat dibangun dan dioperasikan di lokasi pengamatan yang baik, biasanya oleh pemerintah. Sebagai contoh, Bernard Lovell memulai astronomi radio di Jodrell Bank dengan menggunakan sisa peralatan radar militer. Pada tahun 1957, situs ini memiliki teleskop radio steerable terbesar di dunia. Demikian pula, pada akhir tahun 1960-an, mulai dibangun observatorium khusus di Mauna Kea, Hawaii, sebuah lokasi yang baik untuk teleskop tampak dan infra-merah berkat ketinggiannya yang tinggi dan langit yang cerah.
Revolusi besar berikutnya dalam astronomi adalah berkat kelahiran roket. Hal ini memungkinkan teleskop ditempatkan di luar angkasa pada satelit.
Teleskop ruang angkasa memberikan akses, untuk pertama kalinya dalam sejarah, ke seluruh spektrum elektromagnetik, termasuk sinar yang selama ini terhalang oleh atmosfer. Sinar-X, sinar gamma, sinar ultraviolet, dan bagian dari spektrum infra-merah, semuanya dibuka untuk astronomi, saat teleskop pengamat diluncurkan. Seperti halnya bagian spektrum lainnya, penemuan-penemuan baru pun dilakukan.
Dari tahun 1970-an satelit diluncurkan untuk digantikan dengan satelit yang lebih akurat dan lebih baik, menyebabkan langit dipetakan di hampir semua bagian spektrum elektromagnetik.
