天体动力学/历史
对太阳、月亮和星星的研究，在人类几千年的历史中一直是一个突出的课题。由于地球和其他行星围绕太阳的公转，以及地球围绕自身轴线的每日自转，形成了规律的运动模式，因此对星星和行星的研究被用作计时方法。北极星和南十字星座的位置被海洋航海家用来在指南针出现之前航行海洋。许多宗教仪式和信仰也围绕着星星和星座而发展。
对星星和行星运动的研究，也一直是推动数学和科学发展的主要动力。这项研究的一些成果是光学透镜（用于望远镜）和微积分领域。许多现代发明和技术也因现代太空探索而得到进一步发展。正是由于所有这些原因，我们才在研究天体动力学。
自古以来，人们就一直在研究天体。早在公元前2千年，人们就知道夜空中某些光亮并不相对于背景星体保持固定位置。古希腊人称之为planetes asteres，意思是“流浪之星”，它们运动的规律被广泛研究，甚至在古代。关于它们运动的理论最终在公元3世纪发展到了顶峰，克劳狄乌斯·托勒密写下了Almagest。托勒密体系将地球放在宇宙的中心，七颗行星（月亮、水星、金星、太阳、火星、木星和土星）围绕地球旋转，在越来越大的水晶球上，而这些水晶球又被固定星体的球体包围着。行星复杂的运动通过本轮解释，这里将不再深入讨论。尽管现代人已经了解到托勒密体系的缺陷，但它相当准确，并且一直是天文学和宇宙学的基础，直到17世纪。
尼古拉·哥白尼对各种行星运动进行了多次测量后，得出了太阳是宇宙中心的结论，地球围绕太阳旋转。哥白尼的模型也假设行星的轨道是圆形的，这与他的测量结果存在一些不一致，但该模型比托勒密模型简单得多。
都市传说认为哥白尼的理论被天主教教会否定了，但实际上哥白尼的书是由一位教会红衣主教资助的，并献给了当时的教皇。直到大约100年后，开普勒开始出版他的作品，教会才将其斥为异端。
在哥白尼去世150年后，伽利略·伽利雷开始用他制造的望远镜观察天空；与流行观点相反，他并没有发明望远镜，但他第一个将望远镜用于天文观测。他做了几个发现，包括木星的四个最大的卫星、金星的相位、太阳黑子、土星环和月球的地形。这些发现挑战了长期以来的观念，即地球是宇宙的中心，行星是完美的以太球体。
伽利略还帮助奠定了运动学和惯性坐标系的概念基础，这两个概念都是经典力学的重要的基础。
第谷·布拉赫，一位丹麦贵族，是一位热心的观察者和机械师，他利用自己的才能，编制了一份迄今为止最准确的恒星和行星观测记录。然而，布拉赫缺乏将这些数据拟合到数学模型的直觉。布拉赫的助手，约翰内斯·开普勒，一位有成就的数学家，被委以重任，利用这些数据来计算行星未来的位置。
在布拉赫去世后，开普勒继承了这份数据，他利用这些数据推导出了一些规律，准确地描述了行星的运动。虽然开普勒不理解他发现背后的物理基础，但他行星运动的三大定律至今仍以他的名字命名。
艾萨克·牛顿，著名的数学家和物理学家，利用他新发明的微积分，推导出行星的轨道运动为椭圆。然而，直到埃德蒙·哈雷，一位同行科学家，反复敦促，他才被说服出版了他的作品，自然哲学的数学原理，其中包含了他的成果。
哈雷是牛顿唯一能理解新微积分的同代人，他利用牛顿的成果预测了哈雷彗星的路径和回归时间，这颗彗星至今仍以他的名字命名。
高斯被称为一位了不起的数学家，但他所取得的许多成果都是由于他对天文学的研究。高斯发展了许多我们今天用来研究轨道的数学工具。他的一项成果，最小二乘法曲线拟合，被用来将轨道应用于一系列不精确的测量结果，但此后它在几乎所有工程、科学和数学领域都有应用。
在20世纪初，对物理学的理解再次发生了革命，这次是由阿尔伯特·爱因斯坦及其相对论引发的。狭义相对论发表在1905年，它假设光速对于所有惯性参考系都是常数，这将空间和时间概念统一起来，也统一了质量和能量的概念。广义相对论发表在1917年，将相对论扩展到惯性参考系之外，它将引力描述为由于物质和能量的存在而产生的时空曲率。相对论已经经受住了无数的测试和实验，并且仍然是现代物理学的支柱之一。
然而，在大多数应用中（包括天体动力学），牛顿物理学足以描述物体的运动，并且可以忽略相对论的影响。值得注意的例外是GPS系统，它依赖于极其精确的时间信号，必须考虑由于相对论物理学产生的轻微时间膨胀。另一个来自天体力学值得注意的例子是水星的轨道，它经历了经典物理学无法解释的进动效应。