Kopernik Devrimi; Roma'nın düşüşünden sonra, Avrupa'da astronomi büyük ölçüde durağandı, ama Müslümanlar ve Hintliler tarafından anlamlı çalışmalar yapıldı. Avrupa'da öğrenmenin başlamasının en büyük işaretlerinden biri, Nicholaus Copernicus'un On the Revolutions of the Celestial Spheres adlı kitabının 1543'te yayınlanmasıdır. Kopernik sistemine göre, dünya kendi çevresinde döner ve diğer gezegenler de güneşin çevresinde döner. Dünya'nın evrenin merkezi olmadığı iddiası, felsefi ve dini açıdan derin tartışmalara neden oldu. Copernicus'un kendisinin önerdiği yeni sistem ile ilgili iddiası hesaplamaları daha kolay hale getirdiğidir. Ptolemaic görüşü korudu ama ama Dünya'nın yerine Güneşi evrenin merkezine koydu. Copernicus, ayrıca gezegenlerin yıldızlara göre periyotlarını belirledi ve gezegenlerin güneşten uzaklıklarını, Dünya ile Güneş arasındaki uzaklıkla kıyaslayarak belirledi.
Brahe ve Kepler
Büyük astronom Tycho Brahe (1546-1601) aslında bir gözlemciydi. Dünya'nın hareket ettiği düşüncesini reddetti. Kral Frederick II'nin hükümdarlığında, Danimarka'nın Hveen adasında Uraniborg adlı gözlem evini kurdu. 20 yıllık bir dönemin sonunda, o ve asistanları zamanının en doğru astronomik gözlemlerini derlemişlerdir. Onun ölümüyle, kayıtları son asistanı Johannes Kepler (1571-1630)'e geçmiştir. Kepler Tycho'nun gözlemlerini düzenlemek için, özellikle Mars ile ilgili olanları, neredeyse bir 10 yıl harcamıştır. En sonunda, Mars'ın yörüngesinin elips şeklinde olduğu ve Güneş'in de yörüngenin merkezinde olduğu fikrini ortaya atmıştır. Bundan sonra, kendi ismiyle de anılan, üç gezegensel harekat kanunuyla ilgilenmiştir.
Galileonun Teleskobu
Galileo Galilei (1564-1642), hem astronomi hem fizikte temel keşifler yapmıştır. Galileo, teleskobun astronomik kullanımını yapan ilk kişidir. Jüpiterin dört büyük uydusu ve Venüs'ün fazları keşifleri, Kopernik kozmolojisi için ikna edici kanıtlardı. Güneş lekeleri ve Ay'ın kraterleri keşifleri, eski inanışları itibarsızlaştırmıştır. Bu bulgular, 1610'da The Sidereal Messenger isimli kitabında yayınlanmıştır. Buna rağmen, Galileo Engizisyon tarafından çağrıldığında, kutsal kitapla çelişen tüm iddialarından vazgeçmeye zorlanmıştır.
Isaac Newton (1642-1727), astronomi ve fizik bilimlerini birleştirmeyi başarmıştır. Onun hareket kanunları ve yerçekimi teorisi, Kepler kanunlarına fiziksel bir temel sağlamıştır. 19. yüzyıla gelene kadar, astronomideki tüm gelişmeler Newton'ın çalışmalarına dayanmıştır. 1781'de William Herschel, tesadüfen Uranüs isimli gezegeni keşfetmiştir. Bütün bu gelişmeler, modern astronomi için temeldir.