Астрономія — одна з найстарших наук, яка виникла з практичних потреб людства (передбачення періодичних явищ, відлік часу, визначення місця розташування на поверхні Землі тощо). Є докази, що ще доісторичні люди знали про основні явища, пов'язані зі сходом і заходом Сонця, Місяця і деяких зірок. Серед найдавніших письмових джерел зустрічаються описи астрономічних явищ, а також примітивні розрахункові схеми для передбачення часу сходу і заходу найяскравіших небесних тіл і методи відліку часу і ведення календаря. Теорії, які на основі розвинутих арифметики й геометріїпояснювали та передбачали рух Сонця, Місяця і яскравих планет, були створені в країнах Середземномор'я в останні століттядохристиянської ери і разом із простими, але ефективними приладами служили практичним цілям аж до епохи Відродження.

Народження сучасної астрономії пов'язують з відмовою від геоцентричної системи світу Птолемея (II століття) і заміною їїгеліоцентричною системою Ніколая Коперніка (середина XVI століття), з початком досліджень небесних тіл за допомогою телескопа(Галілео Галілей, початок XVII століття) і відкриттям закону всесвітнього тяжіння (Ісаак Ньютон, кінець XVII століття). XVIII-IXX століття були для астрономії періодом нагромадження даних про Сонячну систему, нашу Галактику і фізичну природу зірок, Сонця, планет і інших космічних тіл. Поява великих телескопів і проведення систематичних спостережень привели до відкриття того, що Сонце входить у величезну дископодібну систему з багатьох мільярдів зірок — галактику. На початку XX століття астрономи виявили, що ця система є однією з мільйонів подібних їй галактик, і що усі вони розлітаються одна від одної, наче від сильного поштовху в далекому минулому. Відкриття інших галактик стало поштовхом для розвитку позагалактичної астрономії. Дослідження спектрів галактик дозволило Едвіну Хабблу в 1929 році виявити явище «розбігання галактик», яке згодом здобуло пояснення на основі загального розширення Всесвіту.

Науково-технічна революція XX століття мала надзвичайно великий вплив на розвиток астрономії в цілому й особливо астрофізики. Створення оптичних і радіотелескопів з високою роздільною здатністю, застосування ракет і штучних супутників Землі для позаатмосферних астрономічних спостережень призвели до відкриття цілого ряду нових видів космічних тіл: радіогалактик, квазарів,пульсарів, джерел рентгенівського випромінювання тощо. Були розроблені основи теорії еволюції зірок і космогонії Сонячної системи. Найбільшим досягненням астрофізики XX століття стала релятивістська космологія — теорія еволюції Всесвіту в цілому.