天體動力學/歷史
對太陽、月亮和星星的研究，在人類幾千年的歷史中一直是一個突出的課題。由於地球和其他行星圍繞太陽的公轉，以及地球圍繞自身軸線的每日自轉，形成了規律的運動模式，因此對星星和行星的研究被用作計時方法。北極星和南十字星座的位置被海洋航海家用來在指南針出現之前航行海洋。許多宗教儀式和信仰也圍繞著星星和星座而發展。
對星星和行星運動的研究，也一直是推動數學和科學發展的主要動力。這項研究的一些成果是光學透鏡（用於望遠鏡）和微積分領域。許多現代發明和技術也因現代太空探索而得到進一步發展。正是由於所有這些原因，我們才在研究天體動力學。
自古以來，人們就一直在研究天體。早在公元前2千年，人們就知道夜空中某些光亮並不相對於背景星體保持固定位置。古希臘人稱之為planetes asteres，意思是“流浪之星”，它們運動的規律被廣泛研究，甚至在古代。關於它們運動的理論最終在公元3世紀發展到了頂峰，克勞狄烏斯·托勒密寫下了Almagest。托勒密體系將地球放在宇宙的中心，七顆行星（月亮、水星、金星、太陽、火星、木星和土星）圍繞地球旋轉，在越來越大的水晶球上，而這些水晶球又被固定星體的球體包圍著。行星複雜的運動透過本輪解釋，這裡將不再深入討論。儘管現代人已經瞭解到托勒密體系的缺陷，但它相當準確，並且一直是天文學和宇宙學的基礎，直到17世紀。
尼古拉·哥白尼對各種行星運動進行了多次測量後，得出了太陽是宇宙中心的結論，地球圍繞太陽旋轉。哥白尼的模型也假設行星的軌道是圓形的，這與他的測量結果存在一些不一致，但該模型比托勒密模型簡單得多。
都市傳說認為哥白尼的理論被天主教教會否定了，但實際上哥白尼的書是由一位教會紅衣主教資助的，並獻給了當時的教皇。直到大約100年後，開普勒開始出版他的作品，教會才將其斥為異端。
在哥白尼去世150年後，伽利略·伽利雷開始用他製造的望遠鏡觀察天空；與流行觀點相反，他並沒有發明望遠鏡，但他第一個將望遠鏡用於天文觀測。他做了幾個發現，包括木星的四個最大的衛星、金星的相位、太陽黑子、土星環和月球的地形。這些發現挑戰了長期以來的觀念，即地球是宇宙的中心，行星是完美的以太球體。
伽利略還幫助奠定了運動學和慣性座標系的概念基礎，這兩個概念都是經典力學的重要的基礎。
第谷·布拉赫，一位丹麥貴族，是一位熱心的觀察者和機械師，他利用自己的才能，編制了一份迄今為止最準確的恆星和行星觀測記錄。然而，布拉赫缺乏將這些資料擬合到數學模型的直覺。布拉赫的助手，約翰內斯·開普勒，一位有成就的數學家，被委以重任，利用這些資料來計算行星未來的位置。
在布拉赫去世後，開普勒繼承了這份資料，他利用這些資料推匯出了一些規律，準確地描述了行星的運動。雖然開普勒不理解他發現背後的物理基礎，但他行星運動的三大定律至今仍以他的名字命名。
艾薩克·牛頓，著名的數學家和物理學家，利用他新發明的微積分，推匯出行星的軌道運動為橢圓。然而，直到埃德蒙·哈雷，一位同行科學家，反覆敦促，他才被說服出版了他的作品，自然哲學的數學原理，其中包含了他的成果。
哈雷是牛頓唯一能理解新微積分的同代人，他利用牛頓的成果預測了哈雷彗星的路徑和迴歸時間，這顆彗星至今仍以他的名字命名。
高斯被稱為一位了不起的數學家，但他所取得的許多成果都是由於他對天文學的研究。高斯發展了許多我們今天用來研究軌道的數學工具。他的一項成果，最小二乘法曲線擬合，被用來將軌道應用於一系列不精確的測量結果，但此後它在幾乎所有工程、科學和數學領域都有應用。
在20世紀初，對物理學的理解再次發生了革命，這次是由阿爾伯特·愛因斯坦及其相對論引發的。狹義相對論發表在1905年，它假設光速對於所有慣性參考系都是常數，這將空間和時間概念統一起來，也統一了質量和能量的概念。廣義相對論發表在1917年，將相對論擴充套件到慣性參考系之外，它將引力描述為由於物質和能量的存在而產生的時空曲率。相對論已經經受住了無數的測試和實驗，並且仍然是現代物理學的支柱之一。
然而，在大多數應用中（包括天體動力學），牛頓物理學足以描述物體的運動，並且可以忽略相對論的影響。值得注意的例外是GPS系統，它依賴於極其精確的時間訊號，必須考慮由於相對論物理學產生的輕微時間膨脹。另一個來自天體力學值得注意的例子是水星的軌道，它經歷了經典物理學無法解釋的進動效應。