天文学史是天文学的一个分支，也是自然科学史的一个组成部分，它研究人类认识宇宙的历史，探索天文学发生和发展的规律。

天文学的历史非常久远，可以说是人类历史上最古老的一门科学，而且是人类历史上最早出现的精密科学。天文学的萌生和发展一是源于先民渔猎和农耕社会关于判断方向、观象授时、制定历法等等的需要，二是源于先人关于星象与人事神秘关系的占星术。中国是世界上天文学发展最早的国家之一，在战国、秦汉时期就已经形成了以历法和天象观测为主体的天学体系，在二十四史中有专门的《历志》《律历志》及《天文志》记载这些资料，它们对现代天文学也有重要参考价值。

近现代天文学思想的最早源头是古希腊，古希腊人的演绎推理方法和对事物的追根究底态度使他们对宇宙有了深刻而精密的认识，这种认识被文艺复兴时代的欧洲全盘接受。在历史上相当长的时期内，天文学与星占学是不分的，像著名的天文学家托勒密、第谷、开普勒等，也是大星占家。占星需要观测、推算天体的位置，这对天文学的发展有着不可忽视的影响。从哥白尼建立日心说、伽利略使用望远镜、牛顿创立了微积分解析天体的运动开始，天文学跨入近代，天文科学开始与占星术分道扬镳。赫歇耳把观测视野从太阳系扩展到恒星，分光技术使人类可以了解遥远天体的组成，迄今为止，天文学及其相关技术已经发展到我们可以直探百亿光年外的类星体、可以飞近太阳系行星拍照的水平。

因为天文学史是自然科学史的组成部分，所以它是一门特殊的史学。天文学史研究在中国有悠久的传统，二十四史相关志中就有大量天文学发展史的描述，西方到18世纪，已有题为《天文学史》的著作问世。而现代，天文学史早已成为一门成熟的学科，有分学科、地域、断代等多种研究途径。了解天文学史，对我们认识人类思维发展规律、指导前沿研究、利用古代资料和历史信息、丰富史学研究都有重要意义。

天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时候，人们为了指示方向，确定时间和季节，就自然会观察太阳、月亮和星星在天空中的位置，找出它的随时间变化的规律，并在此基础上编制历法，用于生活和农牧业生产活动。从这一点上来说，天文学是最古老的自然科学学科之一。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。

从十六世纪中哥白尼提出日心体系学说开始，天文学的发展进入了全新的阶段。在这之前，包括天文学在内的自然科学，受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚，并在嗣后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。十八、十九世纪，经典天体力学达到了鼎盛时期。同时，由于分光学、光度学和照相术的广泛应用，天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展，诞生了天体物理学。二十世纪现代物理学和技术高度发展，并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地，使天体物理学成为天文学中的主流学科，同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展，人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。

天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果，离不开天文观测工具——望远镜和望远镜后端的接收设备。在十七世纪之前，人们尽管已制作了不少天文观测仪器，如在中国有浑仪、简仪等，但观测工作只能靠人的肉眼。1608年，荷兰人李波尔赛发明望远镜，1609年伽里略制成第一架天文望远镜，并很快作出许多重要发现，从此天文学跨入了用望远镜观测、研究天象的新时代。在此后的近400年中，人们对望远镜的性能不断加以改进，并且越做越大，以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。今天，世界上最大光学望远镜的口径已达到10米。

1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波，开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后，随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高，射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。截止到2021年，已建成的世界上最大的全可动射电望远镜直径为100米，最大固定式射电望远镜是中国制造的FAST望远镜，直径达500米。

二十世纪后50年中，随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入，天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段，形成了多波段天文学，并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段，天文学发展到了一个全新的阶段。

在望远镜后端的接收设备方面，十九世纪中叶，照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测，对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用，可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。二十世纪中，偏振观测、干涉测量、斑点干涉、CCD探测器以及多光纤等技术在天文观测中发挥了越来越大的作用。毫无疑问，天文研究中取得的重要成果与后端探测设备的发展和改进是紧密联系在一起的。