Astronomi
Dimulainya astronomi yang berdasarkan perhitungan matematis dan ilmiah dulu dipelopori oleh orang-orang Babilonia.[10] Mereka menemukan bahwa gerhana bulan memiliki sebuah siklus yang teratur, disebut siklus saros.[11] Mengikuti jejak astronom-astronom Babilonia, kemajuan demi kemajuan kemudian berhasil dicapai oleh komunitas astronomi Yunani Kuno dan negeri-negeri sekitarnya. Astronomi Yunani sedari awal memang bertujuan untuk menemukan penjelasan yang rasional dan berbasis fisika untuk fenomena-fenomena angkasa.[12] Pada abad ke-3 SM, Aristarkhos dari Samos melakukan perhitungan atas ukuran Bumi serta jarak antara Bumi dan Bulan, dan kemudian mengajukan model Tata Surya yang heliosentris — pertama kalinya dalam sejarah. Pada abad ke-2 SM, Hipparkhos berhasil menemukan gerak presesi, juga menghitung ukuran Bulan dan Matahari serta jarak antara keduanya, sekaligus membuat alat-alat penelitian astronomi paling awal seperti astrolab.[13] Mayoritas penyusunan rasi bintang di belahan utara sekarang masih didasarkan atas susunan yang diformulasikan olehnya melalui katalog yang waktu itu mencakup 1.020 bintang.[14] Mekanisme Antikythera yang terkenal (ca. 150-80 SM) juga berasal dari periode yang sama: komputer analog yang digunakan untuk menghitung letak Matahari/Bulan/planet-planet pada tanggal tertentu ini merupakan barang paling kompleks dalam sejarah sampai abad ke-14, ketika jam-jam astronomi mulai bermunculan di Eropa.[15]
Astronomi Mesir
Ibnu Yunus (ca. 950-1009) mengamati lebih dari 10.000 letak perlintasan Matahari selama bertahun-tahun dengan menggunakan sebuah astrolab besar bergaris tengah hampir 1,4 meter. Pengamatan gerhana yang dilakukannya masih dirujuk berabad-abad kemudian oleh Simon Newcomb dalam penelitian pergerakan Bulan, sementara hasil-hasil pengamatannya yang lain menjadi sumber inspirasi bagi topik "Oblikuitas Bumi" dan "Pertidaksamaan Yupiter dan Saturnus" dalam karya tulis ilmiah Pierre-Simon Laplace. Pada 1006, Ali Ibnu Ridwan mengamati supernova 1006, yang dianggap sebagai peristiwa perbintangan paling terang dalam catatan sejarah, dan meninggalkan uraian rinci mengenai penampakan temporer bintang itu. Ia mencatat bahwa benda langit itu besarnya dua sampai tiga kali lipat ukuran Venus dan terangnya kira-kira seperempat dari intensitas cahaya bulan, dan bahwa bintang itu tampak rendah di cakrawala selatan.