Так как количество известных небесных тел постоянно увеличивалось, возникла необходимость регистрировать их положение в разные периоды года. Первый известный каталог датируется III веком до н. э., его составил александрийский астроном Тимохарис (ок. 320-206 до н. э.) при помощи Аристилла Самосского (ок. 320-206 до н. э.). Справочник небесных тел приводит и Птолемей в своем «Альмагесте». Среди сохранившихся звездных каталогов достойны отдельного упоминания следующие.

Альфонсовы таблицы, созданные между 1252 и 1270 годами при поддержке Альфонсо X Мудрого (1221-1284), короля Кастилии и Леона, использовались для вычисления положения Солнца, Луны и планет согласно системе Птолемея. Они основывались на предшествующей работе андалузского арабского астронома XI века аз-Заркали (1029-1087). Их влияние на европейскую науку огромно. Таблицы использовались даже в эпоху Ренессанса, в различных типографиях было напечатано множество их копий. Один из экземпляров принадлежал и Копернику.

Зидж Улугбека, который также называют Гурганским зиджем, был создан в Самарканде в 1437 году под руководством Улугбека (1394-1449), внука Тамерлана. Таблицы содержали описание движения Солнца, Луны и планет, а также сведения о тысяче и одной звезде. Эта работа основана на таблицах Зидж Ильхани, созданных в XIII веке персидским астрономом ат-Туси, который работал в Марагинской обсерватории в иранском Азербайджане. В отличие от Альфонсовых таблиц, Зидж Улугбека не оказал значимого влияния на европейскую астрономию, хотя и широко использовался восточными астрономами.

Одна из страниц Альфонсовых таблиц, названных так в честь короля АльфонсаХ Мудрого. Эти астрономические таблицы в течение нескольких веков помогали европейским астрономам, включая Коперника, вычислять положение звезд. 

Все цивилизации занимались наблюдениями за небом и, в зависимости от степени своей зрелости, пытались описать его с помощью разнообразных моделей: от чисто мифологических до религиозных и научных. Более 5000 лет назад египтяне пытались найти объяснение наблюдаемым небесным феноменам и соотносили их с событиями, влиявшими на судьбы отдельных людей и целых народов. Так родились тесно связанные друг с другом астрономия и астрология.

Одной из важных идей, разработанных древними египтянами в этой области, было понятие времени. Они отмечали его линейное течение и делили на циклы, связанные с природными феноменами (например, ежегодными разливами Нила). Кроме календарей, существуют археологические свидетельства, восходящие к II тысячелетию до н. э. и содержащие чрезвычайно точные предсказания траектории Венеры. Одним из примеров таких артефактов могут служить звездные часы, обнаруженные в могиле фараона Рамзеса VI в Долине Царей. Доказано, что уже за 1300 лет до н. э. египтяне идентифицировали 43 созвездия, пять видимых планет и обладали обширной информацией в области астрономии.

Китайским астрономам принадлежит самая первая из дошедших до нас записей о солнечном затмении, произошедшем примерно за 2700 лет до н. э. Вавилоняне, скорее всего, были первыми, кто примерно за 1800 лет до н. э. применил математику к изучению небосвода, в частности к наблюдению периодических явлений.

В Британском музее хранится клинописная табличка Амми- цадука (номер 63 в «Энума Ану Энлиль»), которая содержит список положений Венеры на протяжении 21 года, и это может считаться первым свидетельством систематического изучения планетных явлений.

Уже во время Нововавилонского царства на основании множества наблюдений халдеи смогли сделать эмпирические выводы о некоторых планетах. Нам неизвестно, создали они собственную космологию или нет, однако они определили, что Солнце движется по эклиптике неравномерно, научились предсказывать затмения и составили первые каталоги известных звезд.

И тем не менее большинство таких наблюдений относились к донаучному периоду. Ни одна из этих цивилизаций (даже мезоамериканская или инкская, которым принадлежат точные инструменты измерения времени) не оставила моделей, учитывающих движение звезд или положение Земли по отношению к звездам. Их интерпретации положили начало космологиям, которые опирались больше на мифы, чем на строгую науку.

Впервые интерес к космологии, выходящей за рамки легенд, проявили греки. Фалес Милетский (624-545 до н. э.) предсказал солнечное затмение 29 мая 585 года до н. э. Он считал, что Земля — это диск, плавающий в море, закрытый небесным куполом, на котором находятся звезды. В том же столетии Анаксимандр (610-547 до н. э.) предложил модель, согласно которой обитаемая Земля была частью цилиндра и находилась в центре мира. Диаметр цилиндра был в три раза больше его высоты. Солнце, Луна и планеты были отверстиями в невидимых кольцах, вращающихся вокруг Земли. Пифагор (570-490 до н. э.), в свою очередь, предложил считать Землю, а также всю Вселенную сферами. В целях упрощения навигации Ти- мохарис Александрийский (ок. 320-260 до н. э.) и Аристилл (III век до н. э.) составили каталог видимых положений различных звезд.