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古代中东和希腊天文学
西方天文学起源于埃及和美索不达米亚。埃及天文学既不是非常发达的研究，也不是有影响力的研究，它在很大程度上与时间计算有关。它的主要持久贡献是365天的民用日历，包括12个月（每个30天）和每年年底的另外5个节日日。该日历在天文学史上发挥了重要作用，使天文学家能够计算出任意两组观测之间的天数。
巴比伦的天文学可以追溯到公元前1800年，是对物理世界的最早的系统科学处理之一。与埃及人相反，巴比伦人对天文学现象的准确预测感兴趣，特别是新月的首次出现。到公元前4世纪，他们以黄道十二宫为参考，开发了一个复杂的算术级数系统和近似方法，从而可以预测首次出现。他们收集的大量观测资料和数学方法为后来希腊人天文学的发展做出了重要贡献。
毕达哥拉斯人（公元前5世纪）是希腊最早的天文学理论之一。他们认为宇宙的顺序从根本上讲是数学的，因此他们认为有可能通过考虑天堂的规律运动来发现宇宙的和谐。他们假定包括地球和太阳在内的所有天体都围绕其旋转的中央大火，构建了太阳系的第一个物理模型。随后的希腊天文学的特征源于公元前4世纪柏拉图的一篇评论，据报道，柏拉图曾指示天文学家以匀速圆周运动“保存现象”。也就是说，他敦促他们仅使用匀速圆周运动的组合来发展可预测的精确理论。结果，希腊的天文学家从来没有把他们的几何模型视为真实的或对天堂机械的物理描述。他们只是将它们视为预测行星位置的工具。
Cnidus的Eudoxus（公元前4世纪）是第一个接受柏拉图挑战的希腊天文学家。他发展了同心球理论，该模型用嵌套的同心球集来表示宇宙，这些同心球的运动组合在一起产生行星运动和其他天体运动。仅使用均匀的圆周运动，Eudoxus就能够“保存”相当复杂的行星运动，并取得了一些成功。他的理论要求每个行星四个同心球，太阳和月亮三个。该系统由Eudoxus的学生Callippus进行了修改，他添加了一些球体来改进该理论，尤其是对于水星和金星。亚里士多德在制定宇宙学时，采用了以爱道克斯的同心球作为天上的实际机器。亚里士多德的宇宙就像一个洋葱，由围绕地球固定的一系列约55个球体组成，固定在中心。为了统一该系统，亚里斯多德增加了球体，以“展开”给定行星的运动，这样它们就不会传输到下一个内行星。
同心球理论无法解释两组观察结果：（1）亮度变化表明行星与地球的距离并不总是相同，以及（2）有界伸长率（即从未观察到金星大于48） °和水星距离太阳的角度不得超过约24°）。蓬图斯的赫拉克利德斯（公元前4世纪）试图通过使金星和水星围绕太阳而不是地球公转，并使太阳和其他行星围绕地球公转来解决这些问题，他将其置于中心。此外，考虑到天的日常运动，他认为地球绕其轴自转。赫拉克莱德斯的理论对古代没有什么影响，只是对萨摩斯的亚里斯塔丘斯（公元前3世纪）影响不大，后者显然提出了类似于16世纪提出的哥白尼提出的日心说。
Hipparchus（蓬勃发展的公元前130年）为理论天文和观测天文学做出了巨大贡献。他的理论基于大量令人印象深刻的观测结果，因此他能够得出太阳和月亮理论，这些理论比他的任何前任都更成功。他的主要概念工具是偏心圆，即地球在某个点上相对于几何中心偏心的圆。他使用该设备解决了在日月运动中观察到的各种不规则和不平等现象。他还证明了该偏心圆在数学上等同于一个称为周转系统的几何图形，这可能是一个世纪之前由Perga的Apollonius首次提出的证明。
在Hipparchus的观测中，最重要的一项是春分点的进动-即，任何固定恒星和等分点（天球赤道与黄道相交的两个点之一）之间的经度逐渐明显增加）。因此，北天极，即天球上定义为恒星自转中心的点，相对于附近的恒星运动。在日心说中，这种影响归因于地球旋转轴的变化，该变化描绘了围绕轨道平面轴的圆锥形路径。
托勒密（蓬勃发展的公元140年）运用周转轮理论对希腊天文学进行了系统的描述。他阐述了每个行星以及太阳和月亮的理论。他的理论大体上都非常准确地拟合了他可获得的数据，他的著作《最大的》成为了希腊天文学向中世纪和文艺复兴时期天文学家传播的工具。它本质上塑造了下一个千年的天文学。
希腊物理学
在古希腊出现了几种物理理论，包括有关自然最终结构的一般假设和从形而上学和数学角度考虑运动问题的更具体的理论。为了调和潜在的统一性与自然的众多多样性之间的对立关系，希腊原子主义者Leucippus（公元前5世纪中叶），Democritus（公元前5世纪末）和Epicurus（公元前4世纪至3世纪初）断言：自然由在不变空间中移动的不可变原子组成。根据该理论，原子的各种运动和构型以及原子团簇是自然现象的起因。
与原子论者的微粒宇宙相反，斯多葛派人（主要是Citium的芝诺，在公元前4和3世纪之间架桥，Chrysippus（公元前3世纪）和Apamea的Poseidonius（蓬勃发展于公元前100年））坚持自然的连续性，将空间和物质视为连续的，并注入了一种活跃的，像空气一样的精神-气气-用以统一自然框架。Stoic强调气动过程的灵感可能源于空气“弹簧”（即压缩性和压力）的早期经验。原子论和斯托克物理学都没有幸免于亚里斯多德及其理论的批评。
在他的物理学中，亚里士多德主要关注将运动的本质视为一种变化的哲学问题。他认为恒定的运动需要恒定的原因。也就是说，只要身体保持运动，就必须在该身体上作用力。他认为物体通过抵抗介质的运动与产生运动的力成正比，与介质的阻力成反比。亚里士多德利用这种关系来反对存在空隙的可能性，因为在空隙中阻力为零，并且这种关系失去了意义。他认为宇宙被定性为两个不同的领域，受两种不同的定律支配。在地球领域中，在月球范围内，直线向上和向下运动是特征。重物从其本质上寻找中心，并倾向于以自然运动向下运动。重物向上移动是不自然的，并且这种不自然或剧烈的运动需要外部原因。与之形成鲜明对比的是，灯体自然向上移动。在天界中，匀速圆周运动是自然的，因此产生了天体的运动。
阿基米德（公元前3世纪）从根本上将数学应用于解决物理问题，并巧妙地运用了物理假设和见解，从而进行了数学演示，尤其是在静力学和静力学问题上。因此，他能够严格地得出杠杆定律，并处理浮动物体平衡的问题。
