Античный период в астрономии продолжался примерно с VII в. до н. э. по V в. н. э. В это время возникают зачатки наук. Общие представления о мире ещё довольно примитивны, но возникают гениальные догадки. Попытки познать Вселенную уже основываются на научном подходе, хотя учёные ещё не освободились полностью от пут мифологии. Представления этой эпохи послужили основой для истинно научных теорий следующего этапа развития человечества. Эта же эпоха характеризуется появлением и совершенствованием астрономических угломерных инструментов.
Согласно учению древнегреческого философа Платона (427–347 гг. до н. э.), бог сотворил Солнце, Луну и пять планет (до изобретения телескопа самой дальней планетой Солнечной системы считался Сатурн) и поместил их на семь «кругов». Движение небесных тел философ объяснял сложением суточного движения сферы звёзд вокруг оси мира и самостоятельного движения других сфер в противоположном направлении вокруг оси эклиптики. В центре всей этой системы небесных тел помещалась Земля. По представлениям Платона, упомянутые семь небесных светил располагались по удалённости от нашей планеты в следующем порядке: Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн. Идеи Платона, с одной стороны, были в русле мифологических представлений того времени о многослойности космоса. С другой стороны, это была серьёзная попытка определить реальную структуру Солнечной системы и объяснить видимое движение небесных тел. Евдокс Книдский (ок. 408 — ок. 355 гг. до н. э.) впервые попытался создать математическую теорию движения планет. С Гиппарха (II в. до н. э.) начинается развитие количественной теории движения небесных тел — расчёт движения Луны, прогноз солнечных и лунных затмений. Движения небесных тел в ту эпоху считались исключительно круговыми, ибо философы полагали, что в небесах должны происходить только совершенные движения.
Первой научной моделью мира можно считать систему, предложенную древнегреческим астрономом Клавдием Птолемеем (ок. 87 — 165 гг. н. э.), проведшим детальную математическую разработку идей своих научных предшественников. Как и Платон, Птолемей поместил в центре мира Землю. Модель мира Птолемея была достаточно сложной: каждая планета двигалась по особой окружности — эпициклу, центр которой двигался по большей окружности — деференту. Размеры эпициклов и деферентов и их наклонения были выбраны таким образом, что модель позволяла довольно точно рассчитывать положения планет на небесной сфере. Звёзды считались неподвижными и располагались на самой удалённой от Земли сфере.