历书天文学是天体力学的一个分支，它的基本理论是天体力学中的摄动理论，采用的研究方法是天体力学数值方法。其主要内容有编算天文年历和研究、建立天文常数系统两部分。

天文年历是反映各种天体具体运动的历表，表内包括：

①太阳、月球、各大行星和数千颗基本恒星在一年内不同时刻的各种坐标的精确位置。

②日食、月食、月掩星、行星和日月的出没和晨昏蒙影等天象的预报。

③各种天体坐标之间的换算和系统差改正量。

天体历表是根据天体的运动理论和由观测资料确定的轨道要素来计算的。如果对某些天体，例如对于新发现的天体（彗星或小行星等）的轨道事先一无所知，那就要及时地利用为数不多的观测资料定出其初步的轨道，这项工作就是轨道计算。在此基础上再利用尽可能多的可靠观测资料来不断修正原定的轨道。其一般原理是：根据天体的运动理论和近似的轨道要素计算出天体的理论位置，并与观测资料比较,得出差值,然后利用最小二乘法求出其轨道要素修正值，定出更精确的轨道要素以及同观测有关的其他天文常数，如地球的轨道要素、摄动行星的质量、太阳视差和章动常数等。这项工作就是轨道改进。一个比较著名的实例是：1917年F E 罗斯利用1751～1912年的 9,000多个观测资料改进了纽康的火星运动理论，对火星除半长径以外的其他五个轨道要素和金星质量的参数做了修正，使火星历表的精度大为提高。纽康原来的轨道要素加上F.E.罗斯的改正值，就成为1922年以后各国天文年历计算火星历表所采用的轨道要素。 　历书天文学还研究如何从观测资料确定一些最基本的天文常数和如何建立既精确又合理的天文常数系统的问题，例如确定天文单位和大行星质量。天文单位是太阳系的基本量度单位，它过去是利用小行星爱神星冲日、金星凌日或地内行星的观测资料得出的。六十年代以后，随着雷达天文方法和激光技术的发展，可以直接精确测定天文单位。大行星的质量直接关系到太阳、月球和行星历表的精度，通常由分析大行星对另一大行星、小行星、彗星或大行星的卫星的摄动影响来确定其质量。

天文年历广泛应用于天文大地测量、天体测量和天体物理的一些观测和计算，也为研究气象、潮汐、航海、航空等部分提供资料。天文常数系统是研究天体的空间分布和运动规律的基本数据，它包括：地球的大小、形状和重力场，地球的轨道要素、岁差常数、章动常数和光行差常数，以及太阳、月球和行星的质量等数值。它们是使用天文、物理和大地测量学的方法直接或间接测定的。