数千年以来直到17世纪的人类,除了少数几个例外,都不相信太阳系的存在。地球不仅被认为是固定在宇宙的中心不动的,并且绝对与在虚无飘渺的天空中穿越的对象或神祇是完全不同的。
古希腊称天空中最明亮的五颗天体(水星、金星、火星、木星和土星)为行星,意思是漫游者,这是行星一词的由来。
17世纪,哥白尼像以往的印度数学与天文学家Aryabhata和希腊哲学家亚里斯塔克斯(Aristarchus),以太阳为中心重新安排宇宙的结构时,仍是当时最前瞻性的概念。
往后经由伽利略、开普勒和牛顿等的带领下,人类才逐渐接受地球不仅会移动,还绕着太阳公转的事实;此时还出现新的认识,如行星由和支配地球一样的物理定律支配着,有着和地球一样的物质与世俗现象:火山口、天气、地质、季节和极冠。
人类对太阳系的第一次探测是天文学家借助望远镜首度开始绘制这些因光度暗淡而肉眼看不见的天体。
伽利略是第一位发现太阳系天体细节的天文学家。他发现月球的火山口,太阳的表面有黑子,木星有4颗卫星环绕着。惠更斯追随着伽利略的发现,发现土星的卫星泰坦和土星环的形状。后继的卡西尼发现了4颗土星的卫星,还有土星环的卡西尼缝、木星的大红斑。
1705年,爱德蒙·哈雷认识到在1682年出现的彗星,实际上是每隔75-76年就会重复出现的一颗彗星,称为哈雷彗星。这是除了行星之外的天体会围绕太阳公转的第一个证据。
1781年,威廉·赫歇尔在观察一颗它认为的新彗星时,在金牛座发现了联星。事实上,它的轨道显示是一颗行星,天王星,这是第一颗被发现的行星。
1801年,朱塞普·皮亚齐发现谷神星,这是位于火星和木星轨道之间的一个小世界,而一开始他被当成一颗行星。然而,接踵而来的发现使在这个区域内的小天体多达数以万计,导致他们被重新归类为小行星。
到了1846年,天王星轨道的误差导致许多人怀疑是不是有另一颗大行星在远处对他施力。埃班·勒维耶的计算最终导致了海王星的发现。在1859年,因为水星轨道近日点有一些牛顿力学无法解释的微小运动(“水星近日点进动”),因而有人假设有一颗水内行星祝融星(中文常译为“火神星”)存在;但这一运动最终被证明可以用广义相对论来解释,但某些天文学家仍未放弃对“水内行星”的探寻。