天文学史，是天文学的一个特别的分支，同时又是自然科学史的组成部分，它从整体上研究人类认识宇宙的历史，探索天文学发生发展的规律。
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，今天，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。
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