Himmelmekanikken ble dannet med Isaac Newtons gravitasjonsteori da himmellegemenes bevegelse for første gang fikk en reell forklaring. Himmelmekanikken har imidlertid en lang historie med tidligere forsøk på å identifisere og forutsi himmellegemenes posisjoner så nøyaktig som mulig. Dette arbeidet lyktes til et visst punkt, selv om datidens astronomer ikke forstod hvorfor planetene beveget seg som de gjorde. Isaac Newton brukte kunnskap fra sine forgjengere, fra antikkens Ptolemaios til renessansens Kopernikus og Tycho Brahe til Johannes Kepler og Galileo Galilei. Navnet celestmekanikk ble brukt av Pierre-Simon Laplace hundre år etter Isaac Newton.