从古自今，人类一直在不断探索宇宙的奥秘，行星是怎么样运动的？它们的运动又遵循怎么样的规律？我们首先看中国古人对宇宙的认识。古人根据有限范围内的观察(如日月星辰东升西落、远处天壤相接等),得出"天圆地方"之类的想法。到东汉时期，天文学家张衡提出"浑天"说,认为天就像一个大鸡蛋,地球就是其中的蛋黄。
在国外对天体运动的研究，最早托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即"地心说"。地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动。
然后是日心说，哥白尼在16世纪提出了日心说。日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。1543年哥白尼的《天体运行论》出版，书中详细描述了日心说理论。
再到开普勒在总结第谷数据后发现，无论是哥白尼体系、还是第谷体系，没有一个能与第谷的精确观测相符合。这就使他决心查明理论与观测不一致的原因，开普勒决定把天体空间当做实际空间来研究，用观测手段探求行星的"真实"轨道。
开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等（必须绕同一个中心天体运行）。
开普勒三定律当时只研究了太阳系，实际开普勒三定律不仅适合太阳系里行星的运动，也适用于其他行星的运动，并且卫星的运动同样适用。并且我们也可以将椭圆轨道近似成圆轨道，那么开普勒第三定律就变成了所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
