İlk teleskop 1608 yılında Hollandalı gözlükçü Hans Lippershey (Hans Liperşey) tarafından icat edildi. Bu ilkel teleskop sayesinde cisimler gerçek boyutundan beş kat daha büyük gözlenebiliyordu. Astronomide kullanılabilecek ilk teleskop ise 1609 yılında İtalyan Galileo tarafından yapıldı. Galileo bu teleskopla yaptığı incelemeler sonrası Venüs'ün görünüşünün değiştiğini fark etmiştir.
Bundan yola çıkarak gezegenlerin sanıldığı gibi Dünya'nın etrafında değil, Güneş'in etrafında döndüğünü ispatlamıştır.
1990 yılında Dünya'nın yörüngesine Discovery (Diskavıri) adlı uzay mekiği tarafından yerleştirilen Hubble (Habıl) uzay teleskobu sayesinde uzayın derinlikleri daha net gözlemlenebilmektedir.
İlk medeniyetler yıldızların konumlarından faydalanarak yön bulmuşlar, Ay'ın ve Güneş'in konumlarından zamanı belirlemişlerdir. Ay ve Güneş'in gözlemlenebilen hareketlerinden yola çıkarak takvimler oluşturmuşlardır.
MÖ 1400'lü yıllarda, Antik Mısır medeniyetinde, insanlar birçok tapınak ve piramidin üzerine Merkür, Venüs, Jüpiter ve Satürn'ün resimlerini çizmişlerdir. Ayrıca Eski Mısırlılar festival ve bayram günlerini belirlemek için Güneş'i, Ay'ı ve yıldızları kullanmışlardır.
Babilliler; MÖ 200'lü yıllarda gökyüzünü yıldızların biçimlerine göre çeşitli bölümlere ayırmış ve bu bölümlerin her birine hayvan, eşya vb. varlıkların adlarını vermişler, Merkür ve Venüs gezegenlerini gözlemişlerdir.
Ancak MÖ 150 yıllarında gökyüzü ile ilgili ilk bilimsel çalışmalar Yunan medeniyetinde gerçekleşmiştir. Eski Yunanlı Hipparkos (Hiparkos), yıldız haritalarını bugünküne yakın şekilde çizmiştir.