早在16世紀以前，中國的天象觀測已經(jīng)達到非常精確的程度。中國古代天文學家設(shè)計制造出很多精巧的觀測儀器，通過恒星觀測，議定歲時，上百次地改進歷法。我國是世界上古代天項紀錄最多也最系統(tǒng)的國家，從殷商時代的甲骨文鐘就可以找到當時的天象紀錄，我國歷史上關(guān)于新星和超新星的記錄約有80條，占全世界這類紀錄的90%。在西方，古代天文學家傾注很大力量，研究行星在星空背景中的運動。他們年復一年、精益求精地測量行星的位置和分析行星運動的規(guī)律，終于導致了中世紀哥白尼日心學說的創(chuàng)立。這給當時的宗教勢力以有力的打擊，是歷史上自然科學的一次輝煌勝利。
日心說的發(fā)展到十七世紀達到頂峰，牛頓把力學概念應用于行星運動的研究上，發(fā)現(xiàn)和驗證了萬有引力定律和力學定律，并創(chuàng)立了天文學的一個新的分支——天體力學。天體力學的誕生，使天文學從單純的描述天體的幾何關(guān)系，進入到研究天體之間相互作用的階段。
在牛頓以后的二百年中，天體力學的發(fā)展給應用數(shù)學以有力的推動。從微積分到現(xiàn)在的數(shù)學物理方法，已成為現(xiàn)代科學中必不可少的工具。
天體之間的引力作用雖然說明了許多天文現(xiàn)象，卻不足以闡明天體的本質(zhì)。十九世紀中葉以來，物理學的重大發(fā)展把天文學推進到一個新的階段。以測量天體亮度和分析天體光譜為起點的天體物理學稱為天文學的一個新的生長點。
十九世紀末到二十世紀初，量子理論、相對論、原子核物理和高能物理的創(chuàng)立，給了天文學以新的理論工具。研究天體的化學組成、物理性質(zhì)、運動狀態(tài)和演化規(guī)律，是人類對天體的認識深入到問題的本質(zhì)。天體物理學使天文學家們可以有根有據(jù)地談?wù)撎祗w的演化。天體物理學的誕生標志著現(xiàn)代天文學的起點。天文觀測也在這時進入到一個新的階段。
回顧十七世紀以前，人們在漫長的年代里只是靠肉眼來觀測天象，能看到的星星不過六、器千克。十七世紀，伽利略首創(chuàng)的天文望遠鏡，使人類的眼界突然大大開闊。隨著光學技術(shù)的發(fā)展，望遠鏡的口徑越來越大，人類的視野從我們周圍的太陽系，擴大到銀河系，又擴大到河外星系。
目前，各種望遠鏡的視野里，有種類繁多、結(jié)構(gòu)復雜、內(nèi)容豐富的遙遠而暗弱的天文對象呈現(xiàn)出來。二十世紀初以來，直徑2米到6米的大型光學望遠鏡的發(fā)展，尤其是近三四十年來射電天文學和空間天文學的相繼誕生，是天文觀測手段不但具有空前的探測能力和精度，而且是天文學的領(lǐng)域擴展到整個電磁波段。十分明顯，我們的時代正在經(jīng)歷著天文學的一次新的巨大飛躍。
觀測手段的飛躍使天體物理學進入空前活躍的階段。如果說天體物理學在它誕生之初就對物理學做出某些貢獻，那么最近天文學上接連發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，可以說給物理學以一連串的沖擊。像紅外源、分子源、天體微波激射源的發(fā)現(xiàn)對恒星形成的研究提供了重要的線索;脈沖星、X射線源、γ射線源的測定，則推動了恒星演化的研究;星際分子的發(fā)現(xiàn)，吸引了生物學界和化學界的注意;類星體、射電星系和星系核活動等高能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對以至的物理學規(guī)律提出了尖銳的挑戰(zhàn);結(jié)合各種類型星體觀測資料的積累和分析，星系演化和大尺度宇宙學的觀測研究也已提到日程上來。
自從人造衛(wèi)星上天以來，日地空間物理學已經(jīng)取得了大量的新結(jié)果;宇宙飛船遠訪行星，以及在月球、火星、金星上的著陸考察，使太陽系的構(gòu)成和演化的研究展現(xiàn)出嶄新的局面 人們看到廣闊無邊的宇宙空間有著地面實驗室難以模擬的物理條件：高真空度，中子星內(nèi)部每立方厘米10億噸的高密度、脈沖星表面高達一萬億高斯的磁場、恒星內(nèi)部和恒星爆發(fā)時產(chǎn)生的超過100億度的高溫、一些星系和星系核拋射物質(zhì)所具有的極高速度……。
