天文學研究奠基了現代自然科學兩大理論體系
開普勒三大定律是通過對大量的天文觀測結果進行歸納后，對當時的哥白尼日心說進行修正而產生的，可以說完全是一個天文學的研究成果。開普勒三定律對于牛頓力學理論體系的建立起到了決定性的作用，而牛頓力學是當時自然科學的第一個完整的理論體系。
愛因斯坦通過著名的電梯假想實驗，明確提出了萬有引力定律中的引力質量和牛頓第二定律中的慣性質量的等效性，也就是著名的等效原理，而這是廣義相對論的基石。牛頓的引力理論建立在平直的歐幾里得空間，而愛因斯坦在利用等效原理找到了局部慣性系之后，使用相對論原理并且加上當時已經成功發展的描述彎曲時空的非歐幾何（黎曼幾何），建立了廣義相對論理論。使用廣義相對論能夠精確地解釋水星近日點的進動，所以廣義相對論的第一次驗證就是通過天文觀測進行的。廣義相對論的一個重要預言就是引力場中的光線偏折，而這個預言第一次得到驗證就是通過日全食的觀測，這個觀測確立了廣義相對論的正確性。
因此天文學的觀測研究對于建立牛頓力學、驗證廣義相對論和奠基量子力學的實驗基礎都功不可沒，也可以說天文學研究奠基了包含牛頓力學的廣義相對論和量子力學這兩個現代自然科學的最重要的理論體系。
TIPS
實際上，牛頓引力理論體系中隱含了等效原理的假設。等效原理之所以對于廣義相對論極為重要，是因為只有在慣性坐標系里面狹義相對論才能成立，而在引力場中建立慣性坐標系就需要等效原理。伽利略的斜坡實驗實際上是第一個檢驗等效原理的實驗，當然當時的測量精度是比較低的。而愛因斯坦則通過電梯假想實驗提出等效原理是精確成立的。目前最精確的實驗結果仍然沒有和等效原理矛盾。