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]
Galaksi
Pada abad ke-10, astronom Persia As-Sufi membuat pengamatan yang tercatat paling awal terhadap galaksi Andromeda, menggambarkannya sebagai "awan kecil".[29] As-Sufi yang menerbitkan temuannya dalam Kitab Bintang-Bintang Tetap pada tahun 964, juga mengenali Awan Magellan Besar yang dapat dilihat dari Yaman, walau bukan dari Isfahan; dan galaksi ini tidak akan dilihat oleh orang Eropa hingga perjalanan Magellan pada abad ke-16.[30][31] Galaksi Andromeda ditemukan kembali secara terpisah oleh Simon Marius pada tahun 1612.[29] Hanya kedua galaksi inilah galaksi di luar Bima Sakti yang mudah dilihat dengan mata telanjang, menjadikan keduanya sebagai galaksi-galaksi pertama yang diamati dari bumi. Pada tahun 1750 Thomas Wright dalam bukunya An original theory or new hypothesis of the Universe (Teori asli atau hipotesis baru tentang Alam Semesta), berspekulasi (namun benar) bahwa Bima Sakti adalah sebuah badan berputar dari bintang-bintang, dan bahwa beberapa nebula yang tampak di malam hari bisa jadi merupakan Bima Sakti yang lain.[26][32]