Molt abans que aparegueren les primeres civilitzacions l'home ja s'interessava per tot el que succeïa al seu voltant, per la naturalesa i els seus canvis a través del temps, els quals, en major o menor mesura, venien a determinar el seu mode de vida. Entre aqueixos canvis de la naturalesa es trobaven aquells que ocorrien al cel. Des de temps remots l'home, en els seus distints assentaments i amb les seves distintes cultures, va notar una periodicitat en els moviments celests. Així va tractar de conèixer aquests moviments i els va associar als seus costums i la seva vida quotidiana en la Terra.

Al principi totes les observacions es realitzaven a ull nu. A poc a poc, els distints descobriments que s'anaven desenvolupant es van anar aplicant a aquestes observacions a fi d'aconseguir mesures més precises, mètodes rudimentaris al principi que van anar perfeccionant-se amb el pas del temps. Com una mostra d'aquesta evolució trobem enormes monuments megalítics amb varis mil·lennis d'antiguitat destinats a observar el firmament, com Stonehenge al sud d'Anglaterra construït cap a l'any 2600 o 2700  aC., o el temple de Karnak a Egipte alçat pel 1300 aC.. Posteriorment, amb l'edat de Bronze, l'edat de Ferro i les primeres civilitzacions, es van anar construint instruments cada vegada més precisos aprofitant les distintes tècniques que anaven descobrint-se, i al mateix temps més pràctics, uns de més senzills i altres de més complexos, però tots ells amb un creixent coneixement teòric implícit. Tenim així per exemple des dels més senzills, el gnòmon, -un simple pal clavat al sòl-, o la plomada, fins als més complexos telescopis moderns, passant per altres, com el quadrant, l'astrolabi, el torquetum i una infinitat d'instruments dels més variats dissenys destinats a fer distintes mesures, però tots ells destinats a l'estudi del firmament i el moviment dels astres que l'habiten.

Poc coneixem dels instruments que van usar els astrònoms de les primeres civilitzacions. Només han arribat fins a nosaltres petites empremtes que permeten intuir vagament com devien ser aquells instruments utilitzats per xinesos, egipcis, hindús o mesopotàmics, entre els quals trobem distints models de rellotges, d'aigua, arena o solar, o alguns de pròpiament astronòmics com el merkhet egipci.

En el món occidental podríem dir que la tradició astronòmica comença en la Grècia Antiga. En l'època alexandrina és quan s'aprecia una major diversitat d'instruments acompanyats d'una enorme quantitat d'efemèrides i altres dades relacionades amb l'estudi del firmament. Entre els noms d'aquells que ens han aportat una major quantitat d'informació cal assenyalar Tolomeu, qui en el seu llibre l'Almagest cita i descriu una multitud d'instruments astronòmics de la seva època i anteriors. Altres científics que ens han deixat informació han estat Anaximandre, Arquimedes, Eratòstenes o Aristarc. Posteriorment trobem Els llibres del Saber d'Astronomia d'Alfonso X el Savi, i des del segle XV en Centreuropa Nicolás de Cusa, Regiomontanus o Tycho Brahe, fins a arribar a 1609, any en què Galileu descobreix el telescopi, i culmina així una llarga etapa de l'astronomia d'observació.