Gresk astronomi mottok viktig påvirkning fra andre sivilisasjoner i antikken, hovedsakelig India og Babylon . Under hellenistisk tid og Romerriket arbeidet mange astronomer i studiet av de klassiske astronomiske tradisjonene, i biblioteket i Alexandria og i Museion .
En av de første som utførte astronomisk arbeid var vitenskapsmannen Aristarchus fra Samos (310-230 f.Kr.) som beregnet avstandene som skiller jorden fra månen og solen , og foreslo også en heliosentrisk modell av solsystemet der, som navnet indikerer at solen er sentrum av universet, og som alle de andre stjernene kretser rundt, inkludert jorden. Denne modellen, ufullkommen på den tiden, men som vi i dag vet er svært nær det vi nå anser som riktig, ble ikke akseptert fordi den kolliderte med dagligdagse observasjoner og oppfatningen av Jorden som skapelsessenter. Denne heliosentriske modellen er beskrevet i verket El arenario de Archimedes (287-212 f.Kr.).
Den geosentriske modellen var hjernebarnet til Eudoxus av Cnidus (390-337 f.Kr.) og fikk år senere sterk støtte fra Aristoteles og hans skole. Denne modellen forklarte imidlertid ikke noen observerte fenomener, hvorav det viktigste var den forskjellige oppførselen til bevegelsen til noen stjerner sammenlignet med den som ble observert for de fleste stjerner. Disse ser alltid ut til å bevege seg alle sammen, med samme vinkelhastighet, noe som betyr at når de beveger seg, holder de posisjonene "fast" i forhold til hverandre. Av denne grunn var de alltid kjent som "faste stjerner". Men visse kropper som var synlige på nattehimmelen, selv om de beveget seg sammen med stjernene, så ut til å gjøre det med mindre hastighet (direkte bevegelse). Faktisk observeres en viss daglig forsinkelse med hensyn til dem; men i tillegg, og bare ved visse anledninger, ser det ut til at de stopper forsinkelsen og reverserer bevegelsen i forhold til de "faste" stjernene (retrograd bevegelse), for så å stoppe igjen og gjenoppta bevegelsesretningen, men alltid med en liten daglig forsinkelse (direkte bevegelse). På grunn av disse tilsynelatende uregelmessige endringene i deres bevegelse gjennom de "faste" stjernene, ble disse stjernene kalt planetstjerner (vandrende stjerner) for å skille dem fra de andre.
Ptolemaios var forfatteren av en avhandling om astronomi kjent som Almagest (arabisk for 'Al', etterfulgt av en gresk superlativ som betyr 'stor'). Hipparchus 'stjernekatalog finner du her, i bøkene VII og VIII. Selv om Ptolemaios hevdet å være dens observatør, peker mye bevis på Hipparchus som dens sanne forfatter. Katalogen inneholder posisjonene til 850 stjerner i 48 konstellasjoner. Stjerneposisjoner er gitt i verdens ekliptiske koordinater. I dette arbeidet foreslo han en geosentrisk modell av solsystemet , som ble akseptert som en modell i den vestlige verden og arabiske land i mer enn 1300 år. The Almagest inneholder også en katalog med 1025 stjerner og en fast liste med 48 konstellasjoner .
Det var Ptolemaios som tok på seg oppgaven med å finne en løsning slik at det geosentriske systemet kunne være kompatibelt med alle disse observasjonene. I det ptolemaiske systemet er jorden universets sentrum, og månen , solen, planetene og stjernene er festet i glasskuler som roterer rundt den; for å forklare de forskjellige bevegelsene til planetene utviklet han et spesielt system der Jorden ikke var i det eksakte sentrum og planetene dreide seg i en episykkel rundt et punkt plassert på omkretsen av deres bane eller hovedkule (kjent som 'Deferent') .
Epicycles hadde vært hjernebarnet til Apollonius av Perge (262-190 f.Kr.) og forbedret av Hipparchus fra Nicaea (190-120 f.Kr.). Når planeten roterer rundt sin episykkel mens dens sentrum beveger seg samtidig på sfæren til dens deferente, oppnås det, ved kombinasjonen av begge bevegelsene, at planeten beveger seg i retning av de "faste" stjernene (men med en viss liten daglig forsinkelse ) og at den til tider reverserer denne bevegelsen (forsinkelsen) og ser ut (for en viss tidsperiode) å være foran fiksstjernene, og med dette er det mulig å forklare den retrograde bevegelsen til planetene i forhold til stjerner (se figuren til høyre). Det ptolemaiske opplegget, med alle dets kompliserte episykler og ærbødigheter, ble akseptert i mange århundrer av forskjellige grunner, men hovedsakelig for å gi menneskeheten overherredømme og en privilegert eller 'sentral' plass i universet.
Andre viktige studier i løpet av denne tiden var jordens sammensetning, kompileringen av den første katalogen over stjerner , utviklingen av et system for å klassifisere størrelsen på stjernelysstyrken basert på den tilsynelatende lysstyrken til de forskjellige stjernene, bestemmelsen av syklusen til Saros for spådommen om sol- og måneformørkelser, blant mange andre.
Homer 's Odyssey beskriver hvordan stjernene kan tjene som en guide i navigasjon. Hesiods "Works and Days" forteller om stjernebildene som stiger opp før daggry på forskjellige tider av året, for å indikere riktig tidspunkt for å pløye, så og høste.
I Iliaden og Odysseen refererer Homer til følgende himmellegemer:
Ingen av dem skrev et vitenskapelig arbeid, selv om de utarbeidet en rudimentær kosmologi, der de sa at jorden var flat og omgitt av havet . De bekreftet at mange stjerner falt i havet og forsvant, mens andre alltid var synlige.
Spekulasjoner om kosmos var vanlige i før-sokratisk filosofi på 600- og 500-tallet f.Kr. c.
Anaximander sa at jorden hadde en sylindrisk form, var suspendert i sentrum av kosmos og var omgitt av ildringer.
Philolaus , den viktigste kjente referenten til det pytagoreiske astronomiske systemet , beskrev kosmos med stjerner, planeter, solen, månen, jorden og Antichton , som dreide seg rundt en sentral ild.
Ordet planet kommer fra det greske uttrykket πλανήτης , planētēs , som betyr vandrer. De fikk dette navnet fordi mange astronomer la merke til visse lys som beveget seg på himmelen. De fem planetene som kunne sees med det blotte øye var Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn. Noen ganger ble også Månen og Solen talt, til sammen syv himmellegemer. Mange planeter ble oppkalt etter greske guder. Navnene på de romerske gudene, tilsvarende navnene på de greske gudene, er grunnlaget for navnene på planetene i solsystemet.
De gamle greske kalenderne var basert på måne- og solsykluser. Den hellenske kalenderen inkorporerte disse syklusene. En lunisolær kalender basert på begge sykluser er vanskelig å bruke, så mange astronomer satser på å utvikle en kalender basert på formørkelser. Da var kalenderne basert på mer presise data.