公元前四世纪，古希腊德谟克利特提出宇宙的原子旋动说，认为宇宙是在空虚的空间中，由无数个旋动着的、看不见的、不可分的原子组成。
公元前三世纪，古希腊埃拉托色尼第一次用天文观测推算地球的大小。
公元前三世纪，古希腊亚里斯塔克第一次测算太阳和月球对地球距离的比例，太阳、月球和地球大小之比，又提出太阳是宇宙中心和地球绕太阳运转的主张。
公元前二世纪，司马迁等完成的西汉《史记》中《天官书》一篇是最早详细记载天象的着作。
公元前二世纪，古希腊希帕克编制了第一个太阳与月亮的运行表和西方第一个星表；发现岁差，划分恒星的亮度为六个星等。
公元前二世纪，华夏汉朝采用农事二十四节气。
公元前134年，华夏汉朝《汉书·天文志》有新星的第一次详细记载。
公元前104年，汉朝编造了《太初历》，载有节气、朔望、月食及五星的精确会合周期。这是华夏历法的第一次大改革，但精度较差。
公元前一世纪，华夏落下闳西汉发明浑仪，用以测量天体的赤道坐标。
公元前46年，罗马颁行儒略历。
据《汉书·五行志》记载，公元前28年华夏有世界上最早的太阳黑子记录。
一世纪东汉时期，创制黄道铜仪，并发现月球运行有快慢，测定了近点月。
一至二世纪东汉时期，创制成水运浑天仪即浑象仪或天球仪，测出太阳和月球的角直径都是半度，黄赤交角为24度。提出月光是日光反照的看法。在《浑天仪图注》和《灵宪》等书中，总结了当时的“浑天说”。