天体力学以数学为主要研究手段，至于天体的形状，主要是根据流体或弹性体在内部引力和自转离心力作用下的平衡形状及其变化规律。天体内部和天体相互之间的万有引力是决定天体运动和形状的主要因素，天体力学以万有引力定律为基础。虽然已发现万有引力定律与某些观测事实发生矛盾(如水星近日点进动问题)，而用爱因斯坦的广义相对论却能对这些事实作出更好的解释，但对天体力学的绝大多数课题来说，相对论效应并不明显。因此，在天体力学中只是对于某些特殊问题才需要应用广义相对论和其他引力理论。 天体力学
天体力学是天文学的一个分支，涉及天体的运动和万有引力的作用，是应用物理学，特别是牛顿力学，研究天体的力学运动和形状。研究对象是太阳系内天体与成员不多的恒星系统。以牛顿、拉格朗日与航海事业发达开始，伴着理论研究的成熟而走向完善的。
天体力学可分六个范畴：摄动理论、数值方法、定性理论、天文动力学、天体形状与自转理论、多体问题（其内有二体问题）等。
天体力学也用于编制天体历，而1846年以摄动理论发现海王星也是代表着天体力学发展的标志之一。天体力学的卓越成就是发展出天体动力学，研究和发展出各式人造卫星的轨道。
远在公元前一、二千年，中国和其他文明古国就开始用太阳、月亮和大行星等天体的视运动来确定年、月和季节，为农业服务。随着观测精度的不断提高，观测资料的不断积累，人们开始研究这些天体的真运动，从而预报它们未来的位置和天象，更好地为农业、航海事业等服务。
古代的巴比伦虽然没有力学的理论来推论天体的位置，但已经分辨得出太阳、月亮和行星不断重复的运行模式。他们将过去纪录的天体位置制成表格，当重复的现象再出现时，就能据以校准并预测行星未来的运动。在中国，皇室的天文学家也观测天象，纪录行星和客星（可能是彗星和新星）的位置。虽然这些纪录没有被用来预测行星的运动，但这些纪录对现代天文学显然是非常有用的。希腊的哲学家曾写下了许多的行星运动与预测，并且提出了许多机制来解释行星的运动。她们的想法主要都是以地球为中心，行星则做著均匀的圆周运动。古希腊的亚里斯塔克斯(西元前310-230年)曾提出太阳是宇宙中心的模型，并且试图测量地球和太阳的距离。
历史上出现过各种太阳、月球和大行星运动的假说，但直到1543年哥白尼提出日心体系后，才有反映太阳系的真运动的模型。而开普勒根据第谷多年的行星观测资料，于1609～1619年间先后提出了著名的行星运动三大定律；开普勒定律深刻地描述了行星运动，至今仍有重要作用。他还提出著名的开普勒方程，对行星轨道要素下了定义。从此可以预报行星(以及月球)更准确的位置，形成理论天文学，这是天体力学的前身。到这时为止，人们对天体(指太阳、月球和大行星)的真运动仅处于描述阶段，未能深究行星运动的力学原因。