西洋社会では、古来占星術に対して様々な批判が寄せられてきた。古典的なものは、アウグスティヌスが『告白』で展開したものである。ほぼ同じ場所で同じ時刻に生まれた人は同じホロスコープを持つが、身分が異なることで裕福な家督を継いだ者と召使になった者がいたことなどを採り上げたのである。アウグスティヌスの批判は、中世にダンテが援用したほか、現代でも占星術批判で引用されることがある。逆に占星術師の中には、同じ時間に生まれた者（いわゆる「アストロ・ツイン」「宇宙双子」）がよく似た人生を歩むと主張する者もいるが、その根拠の不透明さも指摘されている。1990年代に入ると、占星術のコーナーを持つアメリカの新聞には、科学的根拠のないゲームに過ぎないと断り書きを入れるものも現れた。占星術コミュニティは、「たとえ疑似科学、オカルト的言説であっても社会的な需要に応えている」と主張している部分的にでも当たったように感じられるのは、バーナム効果、確証バイアス、予言の自己成就などの心理効果や、コールドリーディングやホットリーディングのテクニックが使われているという批判があり、占星術師側も部分的にだが、こうしたごまがしがあることを認めている。高額なお布施などには、個人のレベルで注意する必要がある。
フランスの国立科学統計センターの統計学者・心理学者のミシェル・ゴークラン（Michel Gauquelin）と妻のフランソワーズ・ゴークランは、出生時の惑星の配置と性格を分類する統計研究を行い、『人間の行動に対する宇宙の影響』（1973年）を発表した。彼の研究は太陽宮占星術の裏付けにはあまりなっていないが、親の誕生図の星位が子供の図でも予想以上に繰り返される、などの見解を示した。これがほとんど唯一の実証主義的なアプローチによる研究報告であるが、明治大学コミュニケーション研究所は、「その報告においてさえ、職業選択における他の社会的要因と比べて惑星による影響は(有意水準ではあったものの)あまりにも小さすぎ実際に使用するには再現性に乏しい」ことが指摘されており、過去の逸話の累積にゴークラン夫妻の研究を加味したとしても、再現性を保証することはできず、データの再現性は低いと述べている。このほか、心理学者ハンス・アイゼンクや天文学者ピエール・クーデールらは、様々な観点からの統計学的調査に基づき、西洋占星術の妥当性に疑問を投げかけている（参考文献欄掲出の各文献を参照のこと）。
中山茂によると、占星術と天文学の「分離」が明確になったのは、アイザック・ニュートンの登場によって、天文学に力学が導入されてからである。ただしニュートンは、キリストの神性を含まない原始の神学の復興を目指し、神が創造し内在する宇宙の体系の完全な知識の復活を試みて研究を行っており、今日の科学者の方法・姿勢とは明らかに異なっている。彼は、ヘルメス文書の解読を試み、古代の知識の復活を目指しており、万有引力の法則も古代の知識の再発見に過ぎないと考えていた。彼の万有引力の法則のアイデアは、自然魔術の「共感」、アリストテレス主義者の「隠された性質」という、ものを引きつける見えない力という概念への逆戻りのようにとらえられ、批判も浴びた。ニュートン以前は、遠い未来に起こる天体現象を正確に予想できることから、天体の運動は地上における現象とは別の原理によって説明される、より神秘的で完全なものであり、地上における現象にもなんらかの影響を及ぼしているという考え方には、一定の根拠があった。ニュートンによって、惑星運動と地上における落下現象が同じ万有引力の法則によって説明されることが示されたことで、これと矛盾する占星術は「自然科学」の体系から離れていった。1781年に天王星が発見されたとき、占星術師にはこれを組み込んで「より正確な」占いを行おうとする者たちが現れた。占星術が真に「科学」と呼べるものならば、ここで占いの正確さのためにまだ足りない要素があることに気付くべきであったが、そのような見解はなかった。他方、天文学は天王星の摂動によって、未発見の惑星（海王星）の存在を正しく予見した。科学史家の中山茂は、この海王星の発見が、占星術と天文学の「科学性」を考察する重要なものであったとしている。
明確な舞台は設定されていない。ただし劇中には修学旅行で京都に向かうエピソードがあり、往路の東海道新幹線の車窓から富士山が見えている描写がある。また、劇中には「県」から作文の賞をもらったという澪のセリフがある。一年生の唯たちが初詣に向かう際、待ち合わせている駅に掛けられている看板は、白地に水色の平行四辺形が配されており、小田急電鉄の旧デザインに酷似している。アニメ版では舞台とは別に、京都市内（特に左京区周辺）の風景が描画モデルに用いられており、京都に修学旅行に行く回では左京区以外を中心に描写された。劇中に登場する施設などにも描画モデルが存在し、劇中に登場 するレコード・楽器店「10GIA」は京都市中京区のJEUGIA三条本店、番外編 に登場するライブハウスは東京都渋谷区恵比寿のライブハウス「LIVEGATE（ライブゲート）TOKYO@EBISU」がモデルとなっており、それぞれ取材協力を受けている。交通機関では、あくまでも似ているに過ぎないというスタンスのようであるが、通学などに利用されている叡山電鉄の修学院駅、一乗寺駅、出町柳駅の駅舎や車両が登場していることから、聖地巡礼のファンが訪れている。合宿では北近畿タンゴ鉄道（現・京都丹後鉄道）の車両や由良川橋梁が、バスは京阪バスや京阪宇治バス（現・京都京阪バス）とされる貸切車両が数回登場している（夏フェスに行くシーンで軽音部の面々が集合した場所は西日本旅客鉄道（JR西日本）宇治駅、目の前の停留所が当時の京阪宇治バスをモチーフとしたものである）。京都アニメーション側は否定しているが、主人公達が通う高校の外観や内装は滋賀県犬上郡豊郷町に存在するウィリアム・メレル・ヴォーリズ設計の豊郷町立豊郷小学校旧校舎がモデルと推察され、舞台探訪（いわゆる聖地巡礼）に訪れるファンを対象とした町おこしも行われている。また、豊郷町立豊郷小学校旧校舎が「聖地巡礼で行ってみたい場所」のアンケートで3位にランクインしている。映画版では、画像と音声から最初にイビス・ロンドンシティに行き、イビス・ロンドン・アールズコートに移動していることが確認できる。