Poner fecha al origen de la Astronomía, antes de la escritura, sería afirmar algo incierto. Es la casualidad, la necesidad, la curiosidad de los pueblos lo que hace de la Astronomía un fenómeno progresivamente científico y sistemático, dotado de la esencia necesaria para seguir siendo hoy, en la época de la tecnología e investigación una fuente inagotable de estudio y desarrollo.
La inmutabilidad de los astros más absolutos, por aparentes, Sol, Luna, además de marcar la primera delimitación temporal (día/noche, en unidad de tiempo: día), permitió a los primeros pueblos conocer los períodos de abundancia de caza, recolección, de igual forma que a sobrevivir a las adversas condiciones climatológicas. 
Puede afirmarse así, que la primera Astronomía se ocupaba únicamente de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de la Física.
La Astronomía Prehistórica existe por registros de yacimientos rupestres del Paleolítico, en que, más allá de la representación del Sol, existen dibujos de constelaciones junto con los animales y su disposición. En el norte de España: Altamira y Puente Viesgo; Lasceaux en Francia.
Del Megalítico se conservan grabados en piedra de ciertas constelaciones, identificadas como los dibujos de la Osa Mayor, la Osa Menor y las Pléyades. Del final del Neolítico llegan pruebas de alineamientos de piedras (menhires y dólmenes), en su mayoría orientados hacia el sol naciente, el Este, si bien no exactos sino con una desviación de algunos grados hacia la derecha, lo que hace suponer que suponían fija la Estrella Polar e ignoraban la precesión de los equinoccios.
Stonehenge, 2800 a.c: construcción megalítica sobre conocimientos astronómicos muy precisos. Un menhir que supera los 6 m. de altura indica, a quien mira desde el centro, la dirección exacta de la salida del Sol en el solsticio de verano. Algunos investigadores consideran que indicaban puntos de recorrido de la Luna, algunas de sus cavidades, siendo todo ello probabilidades, estadísticas, conceptos aún por explorar para alcanzar certezas.
En Sajonia, Alemania, se encuentra el Disco celeste de Nebra, una placa de bronce de unos 2kg., casi redonda. Es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. En una época en la que no existían aún calendarios, permitía determinar en cualquier punto del planeta si era primavera u otoño. Se 
reconocen en ella un barco, el sol, la luna, las estrellas y una serie de siete puntos de oro que son el cúmulo de Las Pléyades según la constelación de hace 3.600 años. En el margen del disco hay dos arcos horizontales sobrepuestos posteriormente, con los que se podía determinar exactamente el cambio de primavera y el de invierno. (Los conocimientos astronómicos para la construcción del disco provinieron con gran probabilidad, de Babilonia, por las relaciones comerciales mantenidas con Europa.
La tumba de Newgrange, Irlanda (3200 a.c aprox.), está orientada astronómicamente: un día al año, en la mañana del solsticio de invierno, la luz del sol penetra en el pasaje e ilumina el suelo de la cámara durante 17 minutos, dada la relevancia del Sol para este pueblo.
En España, las Taulas menorquinas: construciones megalíticas del s.III a.c. en forma de herradura con una figura central en forma de mesa (‘taula’ en balear). Se cuestiona su carácter funerario, en cambio es aceptada su función ritual de influencias astronómicas.
Los avances no se hicieron esperar. Pronto se observó que el esquema visible de las estrellas realiza un giro completo en poco más de 365 días que hizo pensar que el Sol describe un ciclo completo contra el fondo de las estrellas en ese intervalo. Este ciclo del Sol concuerda con el de las estaciones, y fueron los egipcios, antes del 2500 a.c., que utilizaban un calendario basado en él. De lo que podría suponerse la observación astronómica como sistema se utilizó ya desde el cuarto milenio.
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