古希腊天文学是指古典时期用希腊语记录的天文学，涵盖古典希腊时期、希腊化时期、希腊罗马时期、古典时代晚期等时期的天文学。

它不局限于地理上的希腊或种族上的希腊人，因为在亚历山大大帝的南征北战之后，希腊语已经成为希腊化世界学术界的通用语言。这一时期的希腊天文学又被称为希腊化天文学，而希腊化时期之前的希腊天文学则被称为古典希腊天文学。在希腊化和罗马时期，许多追随希腊传统的希腊和非希腊天文学家都曾在托勒密埃及的缪塞昂和亚历山大图书馆进行过研究。古典希腊和希腊化时期天文学家发展的天文学被历史学家认为是天文学史上的一个重要时期。古希腊天文学以开始寻求天象的理性、物理的解释为标志。北天的多数星座以及很多恒星和行星的名称都来源于古希腊天文学。古希腊天文学主要受到巴比伦天文学的影响，也部分受到埃及天文学的影响；其本身则影响了印度天文学、阿拉伯伊斯兰天文学和西欧天文学。

关于可以辨别的恒星和星座的记载早在现存最早的古希腊文学作品——荷马和赫西俄德的作品中就出现了。在《伊利亚特》和《奥德赛》中，荷马提到了这些天体：

牧夫座毕星团猎户座昴星团天狼星大犬座

活跃于公元前七世纪的赫西俄德则在《工作和时日》中提及了大角星。尽管荷马和赫西俄德的作品本身并不是科学著作，它们传达了一种原始的宇宙学——平坦的大地被一条大洋河所包围。一些恒星会升起和落下（从古希腊人的观点来看，落下即是消失在海洋中）；而其它恒星则是不落的。根据一年中时候的不同，有些恒星会在日出或日落的时候升起或落下。

公元前五、六世纪的前苏格拉底哲学中关于宇宙的推测相当普遍。阿那克西曼德（约前 610—前 546）描述了一个悬在宇宙中心、被火圈包围的圆柱形大地。毕达哥拉斯学派的菲洛劳斯（约前 480—前 405）认为宇宙由恒星、行星、太阳、月亮、大地和对地等十个围绕一团看不见的中心火焰旋转的天体组成。这些观点表明公元前五、六世纪的古希腊人已经认识到行星的存在，并且对宇宙的结构进行了推测。

早期古希腊天文学中的行星

西方语言中“行星”这个名称来源于希腊语“πλανήτης”（转写成拉丁字母即是“planētēs”），意思是“漫游者”。行星被称为“漫游者”的原因是古代天文学家注意到它们在天空中移动的轨迹相对于其他天体有所不同。水星、金星、火星、木星、土星这五颗行星可以裸眼观察到；有时候太阳和月亮也被归类成裸眼行星。由于行星在接近太阳时时常会被太阳的光芒掩盖，要识别出全部五颗行星需要进行仔细的观察。金星的观察就是这样一个例子。早期的古希腊人认为在傍晚和清晨出现的金星分别是两个不同的天体，直到毕达哥拉斯发现它们其实是同一个行星。

古希腊人用希腊神话中的人物为行星命名，罗马神话中对应的人物名字则是现在英语中各个行星的名字的基础。

许多古代历法都以太阳或月亮的运行周期为基础。古希腊历法中也包含这两个周期。然而，同时基于太阳和月亮的周期的阴阳历并不容易编制。一些古希腊天文学家创造出了基于食的周期的历法。