望遠鏡の発明とニュートン力学の成立が18世紀から19世紀にかけての天文学の発展の原動力となった。例として、1727年には光行差、1838年には年周視差が発見され、地動説が観測的に証明された。イギリスのハーシェルは妹カロラインともに望遠鏡を制作。1781年には天王星を発見し、1800年頃には赤外線放射を発見した。天王星の運動のずれから計算によって新たな惑星の位置が予言され、その予言の通り1846年に海王星が発見された。19世紀中期には分光学が興り、それまで単に望遠鏡で天体の位置・形状・明るさを観測するだけだった天文学に、天体からの光を分光してスペクトルを観測するという画期的手法がもたらされた。スペクトルを観測すると、天体に含まれる元素についての情報を得ることができる。また、天体のスペクトルを実験室でのスペクトルと比較することで、ドップラー効果によるスペクトルのずれが分かり、その天体が持つ速度に関する情報を得ることができる。このように天文学に分光学の手法が取り入れられることによって、天文学から天体物理学という分野が派生・発展するようになった。なお、太陽系は星雲から生成されたというカント・ラプラスの星雲説で有名なイマヌエル・カント、惑星軌道論でニュートン批判を行なったゲオルク・ヴィルヘルム・フリードリヒ・ヘーゲルなど有名哲学者は初期には理論天文学論文を執筆していた。
16世紀、ルネサンスが勃興し再びヨーロッパが天文学の中心となっていく。ギリシア時代に提唱されていた地動説が再提唱されて議論されるようになった。また17世紀初頭には望遠鏡が発明され、今まで肉眼では見えなかった天体の観測が可能となり、飛躍的な観測データの蓄積が行われていった。ヨハネス・ケプラーは観測結果に基づいてケプラーの法則を導き、アイザック・ニュートンはそれを説明する万有引力を提唱した。
ローマ帝国滅亡後、ヨーロッパではアリストテレスの自然観がキリスト教の教義と結びつき、自然界を実証主義的に観察し計算し解釈するという古代ギリシャの自然哲学に代表される自然観は否定された。これによって天文学も停滞し、代わってアラビア科学のアラビア天文学が発達した。フワーリズミーは、インドの天文学や数学を取り入れて、代数学や数理天文学に関する著作を残した。バッターニーは私立天文台を設けて、41年間にわたって球面三角法を用いた正確な観測を行って、489個の星の恒星表を作った。また、観測から黄道傾斜角や太陽の遠地点の位置が移動することを発見し、黄道傾斜角を割り出した。そのほか、太陽の離心率、毎年の春分点の歳差の55"の値、太陽と月の運動の詳しい表、月の平均運動を改訂したり、太陽と月の大きさの変化を調べてプトレマイオスの天文学を改良した。このため恒星の固有名は大部分がアラビア語に由来している。また、アラビアでは暦法の改良などが行われた。
古代の天文学は、裸眼で見える範囲での天体の運動について観測と予測をする程度のものだった。そのなかで、古代ギリシアの人々は等級（n等星）の仕組みを作り、天文学に大きく貢献した。また、より古代から伝わった星座と十二宮をはっきりと定義したのも彼等による。古代ヨーロッパでは占星術 (astrology) と天文学 (astronomy) の呼び分けはなく、天体の位置や運動が人間や国家の運命を左右したり、未来を予言すると考えられていた。
ゲディミナスのキリスト教への改宗の二捨一択はステファン・クリストファル・ロウェルの著作『Lithuania Ascending: A Pagan Empire within East-Central Europe 1295-1345』で指摘されている。ロウェルはゲディミナスはキリスト教に改宗しようとしなかったと信じている、ゲディミナスは民族の庭園であるリトアニアのジェマティアやアウクスタイチアの古くからの習慣を強く保持していたからである。その一方でゲディミナスの戦略はドイツ騎士団との戦いの際にローマ教皇や他のカトリック諸国からの援助や好意的な立場を得るためにキリスト教に興味があるように装ったのである。ロウェルは、1322年に教皇ヨハネス22世に宛てた公的な手紙には意図不明な"fidem catholicam recipere"と言うフレーズは は“自身のためにカトリックを受け入れる”或いは単に“カトリック信仰はリトアニアに来る（カトリック信仰は自分たちの宗教を許す）”と指摘している。自身の本の197ページで以下のように記している。“信仰の秘策”という曖昧なフレーズは明らかに熟考している。大公は洗礼と驚きを尋ねていることに意味をなさないことに印象を与えられる。しかしこれは同時に単にカトリックがリトアニアに来るという曖昧さである。ゲディミナスが後に改宗に遠回しな姿勢を取っていることからしてこれは明白な欺瞞である。ロウェルはまた指摘する。ゲディミナスがカトリックの聖職者が自国でへの奉仕や臨時に宿泊するために入国を許していた時に、聖職者はリトアニア人への強引な改宗への試みや土着の宗教を侮辱していた。このような時期の1339年-1340年にゲディミナスはリトアニアの宗教に対して公的な説教をしていたボヘミア出身のウルヒリとマルティンという2人の修道士を処刑している。ゲディミナスは彼等に棄教を命じ、拒否したために殺したのである。1369年に同じ理由で5人の修道士が処刑されている。ロウェルは1342年のゲディミナスの火葬は異教の儀式で満たされ、人身犠牲として幾人かのドイツ人の奴隷が死体とともに薪の中に投げ込まれたと指摘している。以上のことからゲディミナスにはリトアニアの異教の信仰が残り、カトリックへの興味の装いはドイツ騎士団に対する同盟を得るための計略的なものだったのである。ロウェルは、遡るほど20年前にテンプル騎士団がフランス王フィリップ4世端麗王と教皇クレメンス5世の策謀で潰され、これがゲディミナスや他のドイツ騎士団の敵（ポーランド王やリガの大司教）がドイツ騎士団も教皇に潰されるとの確信が助長されたと指摘している。1322年の手紙には政治的面が理解できる。