La conception du système solaire évolue et change selon les civilisations. Il y a cependant trois grandes étapes dans la conception de notre système solaire, la première est une conception inspirée de la mythologie comme celle des égyptiens, des babyloniens et des chinois. Puis il y a le système géocentrique, il place la Terre au milieu du système solaire. Et enfin le système héliocentrique qui lui place le soleil au centre de notre système. Ces deux dernières ont été discutées démontrées réfutées et améliorées fil des découvertes.

Le système géocentrique

Les grecs furent les pères de cette conception, mais elle était divisée en deux groupes.

Le premier est celui d’Anaximandre, dans lequel la Terre est un disque suspendu dans l'espace et équidistant de tous les points du ciel autour de laquelle tournent trois grandes roues d’inclinaisons différentes par rapport à l’axe de la Terre et à des distances de 9,18 et 27 fois le diamètre de la Terre et dont le diamètre est l’épaisseur de la Terre. Les trois grandes roues sont celle du Zodiaque (étoiles fixes), celle de la Lune et celle du soleil .

La deuxième conception grecque est celle de Pythagore . Au contraire d Anaximandre, la Terre est une sphère ainsi que la voûte des cieux, elle tourne autour de la Terre en un jour sidérale. Il y a sept autres sphères concentriques à la première qui tournent autour d’axes passant par le centre de la Terre mais d’inclinaisons différentes. Cette notion d’obliquité de l’écliptique fut découverte par Oenopide De Chio en 430 avant JC. Ces sept sphères sont dans l’ordre croissant de leurs distances à la Terre : la Lune, Mercure, Venus, le Soleil, Mars, Jupiter et Saturne.

Le grec Claude Ptolémée systématisa les conceptions de ses prédécesseurs, l’univers est un cercle parfait et divin. La Terre est une sphère qui est entourée d’une série de sphères de cristal concentrique. La sphère extérieure contient les étoiles. Les sphères  se déplacent à une vitesse constante. Il a recours à la théorie des épicycles "cercles secondaires" pour mettre en œuvre sa théorie qui dit que chaque planète a un cours circulaire autour d’un centre situé dans la sphère des planètes, mais qui est lui-même soumis à un mouvement circulaire appelé le "déférent".    Les conceptions médiévales précisent les orbites des planètes apportées surtout par les observations arabes qui ruinent petit à petit la théorie des épicycles et des déférents.

Le système héliocentrique

Aristarque De Samos fut le premier à parler d’héliocentrisme car pour lui la Terre tourne autour du Soleil qui est immobile dans l’univers. Il calcula la distance Terre-Soleil et Terre-Lune mais il fit de grosses erreurs. Ses idées furent considérées comme impures.

Nikolaj Kopernik précisa ce système en indiquant que les axes des planètes est le même que celui de la Terre et que la Lune tourne autour de la Terre qui tourne sur elle-même. Pour défendre cette théorie, il rédigea un livre de raisonnements mathématiques, le De Revolutionibus Orbium Coelestium qui fut publié en 1543, l'année (on dit même le jour) de sa mort. Le système de Copernic plaçait le Soleil au centre du monde, puis tournant autour de lui, les planètes Mercure, Vénus, la Terre et le Lune, Mars, Jupiter et Saturne. Enfin, beaucoup plus loin, à nouveau l'immense sphère des étoiles fixes.   Aristarque et Kopernik pensaient que l’orbite des planètes étaient circulaires or Johannes Kepler démontra que ces orbites décrivaient en réalité un mouvement elliptique, et que lesplanètes ne se trouvaient pas sur le même plan et le Soleil était leur foyer.

Le système de Copernic présentait notamment l'avantage de mieux expliquer la machinerie céleste. Mais il se heurta à l'opposition virulente des religieux catholiques. En effet, il était écrit dans les écritures saintes que la Terre est immobile. Défendre le contraire était donc hérétique et la répression fut sévère: il fut interdit de défendre l'opinion de Copernic, de l'enseigner, de la publier; certains furent brûlés vifs pour avoir désobéi.   Les travaux de Galilée prouvèrent que les corps ne sont pas immobiles naturellement : ils sont animés d’un mouvement rectiligne uniforme ( l’inertie) ; ils ne sont en repos apparemment que par rapport à d’autres corps ayant la même vitesse. Il fut condamné en 1633 par l’inquisition pour ses théories. Christian Huygens émit la première hypothèse que les étoiles sont d’autres soleils, très éloignés il découvrit les anneaux de Saturne et la nébuleuse d’Orion. Giovanni Cassini mesura la période de révolution de Jupiter et de Mars.

Isaac Newton décrivit en 1686 la nouvelle organisation et le fonctionnement de ce nouvel univers, dans un des plus importants livres scientifiques jamais écrit, les Principes mathématiques de la philosophie naturelle. Il reprend une idée de l'astronome allemand Johan Kepler selon laquelle les mouvements célestes ne sont pas circulaires, mais elliptiques, il expose une théorie physique et mathématique qui explique comment les astres sont attirés les uns par les autres et pourquoi ils ont les trajectoires que l'on peut observer au téléscope: c'est l'attraction universelle.

D'autres physiciens travaillèrent sur la galaxie et ses conséquences Hubble et Einstein. Avec la théorie de la Relativité Générale, énoncé en 1915, Albert Einstein propose un Univers encore différent de celui de Newton permit ainsi de préciser les calculs de Newton et d'expliquer quelques écarts entre les observations effectuées et les calculs de Newton. En 1924, l'astrophysicien Hubble a montré que les galaxies de l'Univers s'éloignaient à des vitesses très importantes et que tout l'Univers était en expansion.