I sin tidligste form svarer fysisk kosmologi til det som kalles sfærisk mekanikk; studiet av de himmelske sfærene. De greske filosofene Aristarkhos og Aristoteles, og den gresk-egyptiske astronomen Ptolemaios framsatte ulike kosmologiske teorier. Særlig var Ptolemaios' geosentriske verdensbilde en vidt akseptert teori inntil Nikolaus Kopernikus - og i sin tur Tycho Brahe, Johannes Kepler og Galileo Galilei - lanserte et heliosentrisk system på 1500-tallet.