Во овој период грчката астрономија била пренесена кон исток на Сиријците, Хиндусите и Арапите. Арапските астрономи составиле нови ѕвездени каталози во IX и X век, а притоа развиле табели на планетарни движења. Арапите, како добри набљудувачи, направиле неколку корисни придонеси во астрономските теории.

Ал-Бируни (973-1050) бил арапски научник кој пишувал на мноштво различни научни теми. Неговите најважни придонеси како научник биле неговите високо перцептивни набљудувања на природните феномени. Меѓу неговите најголеми дела се наоѓа и “Канон” што претставува негова најсеопфатна студија за астрономијата. Ал-Бируну принел докази дека Земјата е округла и развил нов метод за мерење на нејзината површината. Наоѓајќи ги разликите помеѓу аглите на Земјините испакнатини, тој извршил пресметка на дијаметарот на Земјата врз основа на различниот видик што се наоѓа пред него.

Теоријата на Коперник

Полскиот астроном Никола Коперник извршил револуција во науката со тоа што го поставува постулатот дека Земјата и другите тела кружат околу стационарно Сонце. Со тоа тој му се спротивставил на дотогаш многу популарниот геоцентричен систем на Птоломеј. Коперник најпрвин се двоумел околу издавањето на неговото откритие, бидејќи се плашел од критицизмот на научните и религиозните заедници. Иако на почетокот претрпел отфрлање и недоверба, Копернковиот систем е рангиран за најприфатен концепт за вселената до крајот на XVII век. Всушност системот на Коперник привлекувал многу малку внимание сé додека италијанскиот астроном Галилиео не изнашол докази за негово поткрепување. Како таен обожавател на Коперниковиот труд, Галилео ја увидел шансата да ја испроба Коперниковата теорија со пронаоѓањето на телескопот во Холандија.

Во 1609 година Галилео направил мал рефракторен телескоп, го насочил кон небото и ги открил фазите на Венера, што било индикација дека оваа планета кружи околу Сонцето: исто така открил четири месечини кои кружеле околу Јупитер, а ги забележал и прстените на Сатурн. Убеден во тоа дека, барем, некои тела не кружат околу Земјата, тој започнал да зборува и пишува подржувајќи го Коперниковиот систем. Неговите обиди да го публицира Коперниковиот систем го довеле до судири со црковните власти. Иако бил принудуван да се откаже од неговите верувања и писанија, оваа моќна теорија не можела да остане потисната.

Законите на Кеплер и теоријата на Њутн

Од научна гледна точка Копрниковата теорија била само еден вид преуредување на планетарните орбити на Птоломеј. Теоријата на античките Грци за движењето на планетите по кружници со фиксни брзини претставува, всушност, продолжение на Коперниковиот систем. Од 1580 до 1597 година данскиот астроном Тихо Брахе ги набљудувал Сонцето, Месечината и планетите од опсерваторијата близу Копенхаген, а подоцна продолжил и во Германија. Врз основа на податоците собрани од Брахе, неговиот германски асистент, Јохан Кеплер ги формулирал законите за планетарните движења, притоа давајќи точен математички опис на планетарните орбите. Со тоа тој го изнаесол заклучокот дека планетите се движат околу Сонцето не по кружни орбити со униформирано движење, туку по елиптични орбити при различни брзини и дека нивните релативни растојанија од Сонцето можат да се одредат од набљудуваните периоди на нивната револуција.

Иако во Италија храбриста на Галилео да навести постоење на други светови и храброста на Џордано Бруно да се впушти во размислување за други облици на живот им донела многу страдања, во Холандија астрономот Кристијан Хајгенс, кој отворено ги застапувал идеите на Галилеј и на Бруно, бил опсипуван со почести. Хајгенс (1629-1695) конструирал повеќе дурбини како и часовник со секундарно клатно. Тој ја открил тајната на Сатурновиот прстен, а малку подоцна го извел и законот за центрифугална сила. Во времето на Хајгенс светлината претставувала предмет на научно истражување. Додека Снелиус ја испитувал рефракцијата, а Левнух го измислил микроскопот, самиот Хајгенс ја поставил теоријата за брановата природа на светлината. Тој тврдел дека поведението на природата на светлината е како ширење на бранови низ вакуум, слично на движењето на брановите во морето. Многу особини на светлината, вклучувајќи ја тука и дифракцијата, можат природно да се објаснат со брановата теорија, така што идејата на Хајгенс доминирала во годините потоа.

Британскиот физичар Сер Исак Њутн (1643-1727) се восхитувал од Хајгенс. Тој верувал дека светлината се однесува така како да претставува струја од ситни честички, делумно и поради тоа што сенките се одликуваат со остри рабови. Сметал дека црвената светлина се состои од најголеми честички, а виолетовата од најмали. Тој усовршил едноставен принцип за да ги објасни Кеплеровите закони за планетарните движења. Преку математичко резонирање, тој дошол до заклучокот дека постои одредена привлечна сила помеѓу Сонцето и секоја од планетите. Оваа сила, која зависи од масите на Сонцето и планетите како и од растојанијата меѓу нив, претставува основа за физичко интерпретирање на Кеплеровите закони. Њутновото математичко откритие е наречено Теорија на гравитација.