બેબિલોનના ખગોળશાસ્ત્રીઓએ ખગોળશાસ્ત્રની શરૂઆત કરી તે પછી થોડા જ વખતમાં બ્રહ્માંડ અંગેના ખગોળશાસ્ત્રીય પ્રરૂપો રજૂ થવા માંડ્યા હતાં. તેઓ બ્રહ્માંડને દરિયામાં તરતી એક ચપટી સપાટ તકતી તરીકે જોતા હતા, અને તેના આધારે જ એનાકિસમાન્દેર અને મિલેટસના હેકાટીયસના પૂર્વકાલીન ગ્રીક નકશાઓ બન્યા હતા.

એ પછીના ગ્રીક ફિલસૂફો સ્વર્ગીય પદાર્થોની ગતિનું અવલોકન કરીને આનુભવિક પુરાવાઓના આધારે બ્રહ્માંડ માટેનું ગહન પ્રરૂપ વિકસાવવા માગતા હતા. સ્નિદોસના યુડોકસસએ આવું પહેલું સમજાઈ શકે તેવું પ્રરૂપ રજૂ કર્યું હતું. આ પ્રરૂપ અનુસાર, અવકાશ અને સમય અનંત અને શાશ્વત હતાં, પૃથ્વી ગોળાકાર અને નિશ્ચલ હતી અને બાકીનું તમામ દ્રવ્ય સમાનકેન્દ્રી ભ્રમણ કરતાં ગોળાઓ હતા. કેલિપ્પસ અને ઍરિસ્ટોટલે આ મૉડલને વધુ સ્પષ્ટ કર્યું, અને પ્ટોલેમીના ખગોળશાસ્ત્રીય નિરીક્ષણો સાથે લગભગ સંપૂર્ણ રીતે સુસંગત બનાવ્યું. આ પ્રરૂપની સફળતા મોટા ભાગે, કોઈ પણ ક્રિયાને (જેમ કે ગ્રહની સ્થિતિ) અમુક વર્તુળાકાર ક્રિયાઓના જૂથમાં (ધ ફોરિઅર મોડ્સ) વિઘટિત કરી શકાય છે, એવી ગાણિતિક હકીકતને આભારી હતી. જો કે, તમામ ગ્રીક વિજ્ઞાનીઓએ બ્રહ્માંડના આ ભૂકેન્દ્રીય પ્રરૂપને માન્ય રાખ્યું નહીં. સામોસના ગ્રીક ખગોળશાસ્ત્રી એરીસ્ટારકસે સૌથી પહેલી સૂર્યકેન્દ્રી થીયરી રજૂ કરી. તેની મૂળ પ્રત ખોવાઈ ગઈ હોવા છતાં, આર્કિમિડિઝના પુસ્તક ધ સેન્ડ રોકનરમાં એરીસ્ટારકસની સૂર્યકેન્દ્રી થીયરીનું વિવિરણ છે. આર્કિમિડિસે લખ્યું હતું: (અંગ્રેજીમાં અનુવાદિત)
તમે રાજા ગૅલોન એ બાબતથી અવગત હશો કે "બ્રહ્માંડ" એ મોટા ભાગના ખગોળશાસ્ત્રીઓએ ગોળાના કેન્દ્રને આપેલું નામ છે, કે જે પૃથ્વીનું કેન્દ્ર છે, અને જેની ત્રિજયા સૂર્યના કેન્દ્ર અને પૃથ્વીના કેન્દ્ર વચ્ચેની સીધી રેખા સમાન છે. આ સામાન્ય વૃત્તાંત તમે ખગોળશાસ્ત્રીઓ પાસેથી સાંભળતા આવ્યા હશો.પણ એરીસ્ટારકસે એક ચોક્કસ પૂર્વધારણા ધરાવતું પુસ્તક રજૂ કર્યું છે, જેમાં નિશ્ચિત અનુમાનોના પરિણામે હમણાં આપણે જે "બ્રહ્માંડ"ની વાત કરી તેના કરતાં કેટલાય ગણું મોટું બ્રહ્માંડ છે એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તેમની પૂર્વધારણા મુજબ, નિશ્ચલ તારાઓ અને સૂર્ય સ્થિર છે, પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ અને સૂર્ય ગોળા સમાન મધ્યબિંદું ધરાવતા સ્થિર તારાઓની આસપાસ પણ વર્તુળાકારે પ્રદક્ષિણા કરે છે. એટલે તેમના મત પ્રમાણે, પૃથ્વીએ જે કક્ષામાં પ્રદક્ષિણા કરવી ઘટે તે એ સ્થિર તારાઓથી અંતરનો એટલો ગુણોત્તર ધરાવે છે, જેટલો આ ગોળાઓનું મધ્યબિંદુ પોતાની સપાટીથી અંતરનો ગુણોત્તર ધરાવે છે.

આમ એરીસ્ટારકસ માનતા હતા કે તારાઓ ખૂબ ખૂબ દૂર છે અને તેથી જ ગમે ત્યાંથી જુઓ તો પણ કોઈ દેખીતો ફેરફાર દેખાતો નથી, અને પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ ફરતી હોવાથી તારાઓ વચ્ચે એકબીજા સાપેક્ષે ગતિ જોઈ શકાય છે. પ્રાચીન સમયમાં જે અંતર કલ્પવામાં આવ્યું હતું તેનાથી હકીકતમાં આ તારાઓ અનેકગણા અંતરે આવેલા છે, તારાઓની ગતિ માત્ર ટેલિસ્કોપથી જોઈ શકાય છે. ગ્રહોની ગતિ દર્શાવતું ભૂકેન્દ્રીય મૉડલ, તેની જ સમાંતર ઘટના તારાઓની ગતિને ન જોઈ શકવા માટેનો ખુલાસો ધારવામાં આવે છે. પ્લુટાર્ચના નીચેના ફકરામાં જોઈ શકાય છે તેમ સૂર્યકેન્દ્રી દષ્ટિકોણનો દેખીતી રીતે ઘણો વિરોધ થયો હતો (ઓન ધ એપરન્ટ ફેસ ઈન ધ ઓર્બ ઓફ ધ મૂન - ચંદ્રના ગોળામાં દેખીતો ચહેરો):
કલેન્થસ (એરીસ્ટારકસના સમકાલીન અને સ્ટોઈકસના વડા)નું માનવું હતું કે સામોસના એરીસ્ટારકસ પર બ્રહ્માંડના હાર્દને (એટલે કે પૃથ્વીને) ગતિમાં મૂકવાના પાપ માટે ગુનાહિત ગણવો એ ગ્રીક લોકોની ફરજ છે, ...ધારો કે સ્વર્ગ વિરામ લઈ રહ્યું છે અને પૃથ્વી ત્રાંસા વર્તુળમાં ભ્રમણ કરે છે, અને જયારે એ ફરે છે ત્યારે એ જ વખતે, તે પોતાની ધરીની આસપાસ પણ ફરે છે.1
એરીસ્ટારકસના સૂર્યકેન્દ્રી મૉડલને ટેકો આપનાર પ્રાચીનકાળનો એક માત્ર ખગોળશાસ્ત્રી, કે જેનું નામ જાણી શકાયું છે તે હતા સેલેયુસિયાના સેલેયુકસ; તેઓ હેલેનિસ્ટીક ખગોળશાસ્ત્રી હતા અને એરીસ્ટારકસ પછી એક સદી જીવ્યા હતા. પ્લુટાર્ચ અનુસાર, તાર્કિક રીતે સૂર્યકેન્દ્રી વ્યવસ્થા સમજાવનાર સેલેયુકસ પ્રથમ હતા, પણ તેના માટે તેમણે કઈ દલીલોનો ઉપયોગ કર્યો હતો તે જાણીતી નથી. સૂર્યકેન્દ્રી થીયરી માટે સેલેયુકસની દલીલો સંભવતઃ ભરતી-ઓટની ઘટના સાથે સંબંધિત હતી. સ્ટ્રાબો (1.1.9) પ્રમાણે, ભરતી-ઓટ ચંદ્રના આકર્ષણને કારણે આવે છે, અને મોજાંની ઊંચાઈ ચંદ્રની સૂર્ય સાપેક્ષે સ્થિતિ સાથે સંબંધ ધરાવે છે, એવું પ્રસ્થાપિત કરનાર સેલેયુકસ પ્રથમ હતા. સૂર્યકેન્દ્રી થીયરી સાબિત કરવા માટે, વૈકલ્પિક રીતે તેમણે કદાચ ભૌમિતિક મૉડલના સ્થિરાંકો નિશ્ચિત કરીને અને પાછળથી 16મી સદીમાં નિકોલસ કોપરનિકસે બનાવ્યું હતું તેવા મૉડલનો ઉપયોગ કરીને ગ્રહોની સ્થિતિની ગણતરી કરવાની પદ્ધતિ વિકસાવી હોઈ શકે. મધ્યયુગ દરમ્યાન, ભારતીય ખગોળશાસ્ત્રી, આર્યભટ્ટે, અને પર્શિયન ખગોળશાસ્ત્રીઓ, અલ્બુમાસર અને અલ-સિજઝીએ પણ કદાચ સૂર્યકેન્દ્રી મૉડલો રજૂ કર્યા હતાં.

લગભગ બે સહસ્રાબ્દિ સુધી પશ્ચિમ વિશ્વમાં એરિસ્ટોટલનું મૉડલ સ્વીકૃત રહ્યું, પણ પછી કોપરનિકસે જો પૃથ્વી તેની ધરી પર ફરતી હોય અને જો સૂર્યને બ્રહ્માંડના કેન્દ્રમાં ગણવામાં આવે તો ખગોળશાસ્ત્રીય માહિતી વધુ વાજબી રીતે સમજાવી શકાય છે એવી એરીસ્ટારકસની થીયરી પુનર્જીવિત કરી.

કોપરનિકસે જાતે નોંધ્યું હતું તેમ, પૃથ્વી ફરે છે એવું સૂચન ઘણું જૂનું હતું, કમ સે કમ ફિલોલસ (c.ઈશુ ખ્રિસ્ત પૂર્વે 450), હેરેાકિલડસ પોન્ટીકસ (c.ઈશુ ખ્રિસ્ત પૂર્વે 350) અને ઈકફાન્ટસ ધ પાયથાગોરિયનના સમયથી આવું સૂચન ચાલ્યું આવે છે. કોપરનિકસ કરતાં એકાદ સદી પહેલાં, ખ્રિસ્તી અભ્યાસુ કયુસાના નિકોલસે પણ પોતાના પુસ્તક, "ઓન લર્નેડ ઈગનોરન્સ" (1440)માં, પૃથ્વી પોતાની ધરીની આસપાસ ફરે છે તેવું લખ્યું હતું. આયભટ્ટ (476–550), બ્રહ્મગુપ્ત (598–668), અલ્બુમાસર અને અલ-સિજઝીએ પણ પૃથ્વી પોતાની ધરીની આસપાસ ફરે છે તેવી રજૂઆત કરી હતી. ધૂમકેતુની ઘટનાનો ઉપયોગ કરીને પૃથ્વી પોતાની ધરી પર ફરે છે તેનો પહેલો આનુભાવિક પુરાવો તુસી (1201–1274) અને અલી કુસ્કુ(1403–1474)-એ આપ્યો. છતાં, તુસી એરિસ્ટોટલની બ્રહ્માંડની વિભાવનામાં માનતો રહ્યો, જયારે એરિસ્ટોટલની પૃથ્વી સ્થિર છે એવી માન્યતાને અનુભવના આધારે રદિયો આપનાર કુસ્કુ પહેલો હતો, પાછળથી કોપરનિકસ પણ પૃથ્વીના ભ્રમણને કંઈક આવી રીતે જ વાજબી ઠેરવ્યું હતું. પૃથ્વીના પોતાના ધરી પરના ભ્રમણને સમજાવવા માટે જેમ ગેલિલિયો ગેલિલેઈએ સમજાવ્યું હતું તેમ, અલ-બિરજાન્દી(d. 1528)એ આગળ વધીને "ગોળાકાર જડતા"ની થીયરી વિકસાવી.

સૌથી પહેલા થોમસ ડિગ્ગેસે પોતાના "પેરફિટ ડિસ્ક્રિપ્શન ઓફ ધ સેલેસ્ટેલિયલ ઓર્બ્સ અકોરડિંગ ટુ ધ મોસ્ટ એનસિઅન્ટ ડૉકટરાઈન ઓફ ધ પાયથાગોરિઅન્સ, લેટલી રીવાઈવ્ડ બાય કોપરનિકસ એન્ડ બાય જિઓમેટ્રિકલ ડેમોન્સ્ટ્રેશન્સ અપ્રૂવ્ડ" (1576)માં રજૂઆત કરી હતી તેમ કોપરનિકસના સૂર્યકેન્દ્રી મૉડલમાં તારાઓને ગ્રહોની વીંટળાયેલા (અનંત) અવકાશમાં એકસરખી રીતે સ્થિત થયેલા દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. અવકાશ અનંત છે અને આપણા જેવા સૌરમંડળોથી ભરેલું છે એવા વિચારને ગિઓર્દાનો બ્રુનોએ સ્વીકાર્યો હતો; પણ આ દષ્ટિકોણને પ્રકાશન પછી, 17 ફેબ્રુઆરી 1600ના તેને રોમમાં કૅમ્પો દી ફિઓરીમાં થાંભલા સાથે બાંધીને જીવતો સળગાવી દેવામાં આવ્યો હતો.

આઈઝેક ન્યુટન, ક્રિસ્ટીયન હુયજેન્સ અને પછીના વિજ્ઞાનીઓએ આ બ્રહ્માંડ મીમાંસાનો આંશિક રીતે સ્વીકાર કર્યો હતો, અલબત્ત તેમાં કેટલાક વિરોધાભાસો હતા, જેનો નિવેડો સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાન્તની રચના થયા પછી જ આવ્યો હતો. આ વિરોધાભાસોમાંથી પહેલો હતો કે જેમાં એવું ધારવામાં આવ્યું હતું કે અવકાશ અને સમય અનંત છે, અને બ્રહ્માંડના તારાઓ હરહંમેશથી સળગતા રહ્યા છે; જો કે, તારાઓ સતત ઊર્જાનું વિસર્જન કરતા રહે છે એટલે અસીમિત ઊર્જાનું અસ્ખલિતપણે વિસર્જન કરતા રહેતા તારા સીમિત હોય તે બાબત પરસ્પર વિરોધી લાગે છે. બીજું, એડમન્ડ હૅલી (1720) અને જિનફિલિપ દે ચેસેઅયુકસ (1744)-એ સ્વતંત્રપણે નોંધ્યું છે કે એકસમાન તારાઓથી ભરેલા અનંત અવકાશની ધારણા, રાત્રિનું આકાશ પણ સૂર્યની જેમ જ તેજસ્વી પ્રકાશથી ભર્યું હશે તેવા અનુમાન તરફ દોરી જાય છે; 19મી સદીમાં આ વિરોધાભાસ ઓલ્બર્સના વિરોધાભાસ તરીકે જાણીતો બન્યો હતો. ત્રીજું, ન્યૂટને જાતે દર્શાવ્યું હતું કે એકસમાન દ્રવ્યોથી ભરેલું અનંત અવકાશ, અનંત બળ અને અસ્થિરતાને જન્મ આપશે, જેથી દ્રવ્ય પોતાના જ ગુરુત્વાકર્ષણમાં ધ્વસં પામશે. અસ્થિરતા અંગે વધુ સ્પષ્ટતા 1902માં જિન્સના અસ્થિરતાના માનાંકમાં કરવામાં આવી હતી. આ વિરોધાભાસોમાંથી છેલ્લા બેનું નિવારણ ચાર્લીઅર બ્રહ્માંડમાં છે, જેમાં દ્રવ્ય ખંડિત થઈને સ્તરીકરણમાં (મોટી વ્યવસ્થામાં પરિભ્રમણ કરતાં દ્રવ્ય-પદાર્થો, જાતે પોતાની આસપાસ પણ ફરે છે, "એડ ઈનફિનિટમ" ) ગોઠવાયેલા છે, એવી રીતે કે જેથી બ્રહ્માંડ નહિવત્ એવી એકંદર ઘનતા ધરાવે; બ્રહ્માંડનું આવું વ્યવસ્થાસભર મૉડલ પૂર્વકાલીન સમયમાં 1761માં જોહાન હેઈનરીચ લામ્બર્ટે પણ સૂચવ્યું હતું. તારાઓ સમગ્ર અવકાશમાં એકસરખી રીતે વહેંચાયેલા નથી, ઊલટાનું તેઓ જુદા જુદા જૂથ બનાવીને તારાવિશ્વો રચે છે એવી થોમસ રાઈટ, ઈમ્યુનેલ કાન્ત અને અન્યોને થયેલી પ્રતીતિથી ખગોળશાસ્ત્રમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ હતી.

બ્રહ્માંડનું માળખું અને ગતિશીલતાના પ્રરૂપ પર જયારે આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને પોતાનો સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાન્ત લાગુ પાડી જોયો ત્યારે ૧૯૧૭થી સ્થૂળ બ્રહ્માંડમીમાંસાનો નવો યુગ શરૂ થયો. આ સિદ્ધાન્ત અને તેના પરિણામી અસરો વિશે વધુ વિગતવાર વાત નીચેના વિભાગમાં કરવામાં આવશે.

ઐતિહાસિક પ્રરૂપો
સંયુકત અવકાશ-સમય તરીકેની વ્યાખ્યા
ખગોળશાસ્ત્રીય પ્રરૂપો
વ્યત્પત્તિ, સમાનાર્થી શબ્દો અને વ્યાખ્યાઓ