ক্লাসিকাল গ্রীসে জ্যোতির্বিদ্যা গণিতের শাখা হিসেবে গণ্য হত; জ্যোতির্বিদগণ মহাকাশীয় গতি ব্যাখ্যার জন্য জ্যামিতিক মডেল গঠনের চেষ্টা করতেন। এই ঐতিহ্য শুরু হয় পীথাগোরাসের শিষ্যদের মাধ্যমে। এঁরা জ্যোতির্বিদ্যাকে গণিতের চতুর্শিল্পের অন্তর্গত করেছিলেন: পাটীগণিত, জ্যামিতি, সঙ্গীত এবং জ্যোতির্বিদ্যা। এই চার বিদ্যার সমষ্টি "কোয়াড্রিভিয়াম" নামাঙ্কিত হয়।

পরবর্তীতে প্লেটো (খ্রী.পূ. ৪২৭-খ্রী.পূ. ৩৪৭) তাঁর দার্শনিক শিক্ষা "রিপাবলিক" এর ভিত্তিমূলে এই "কোয়াড্রিভিয়াম" অন্তর্গত করেছিলেন, যদিও তিনি দক্ষ গণিতজ্ঞ ছিলেন না। তিনি ইউদোক্সাস (আনুমানিক খ্রী.পূ. ৪১০–খ্রী.পূ. ৩৪৭ ) নামের এক তরুণ গণিতবিদকে পদ্ধতিগত গ্রিক জ্যোতির্বিদ্যার বিকাশে অনুপ্রাণিত করেন। আধুনিকযুগের বিজ্ঞান ইতিহাসবিদ ডেভিড লিন্ডবার্গের মতে:
দ্বি-গোলক মডেল হল পৃথিবীকেন্দ্রিক একটি বিশ্বতত্ত্ব, যা মহাবিশ্বকে দুটি অঞ্চলে ভাগ করেছে: কেন্দ্রে স্থিরাবস্থায় বিদ্যমান গোলাকার পৃথিবী, এবং একে বেষ্টন করে গোলাকার অন্তরীক্ষ অঞ্চল, যাতে রয়েছে একাধিক ঘূর্ণায়মান এথার গোলক।
প্লেটোর দুটি বই "টাইমিয়াস" এবং "রিপাবলিক" এ বিশ্বতত্ত্ব নিয়ে আলোচনা রয়েছে। সেখানে তিনি দ্বি-গোলক মডেলের বর্ণনা করে বলেছেন এতে আটটি গোলাকার বা চক্রাকার অঞ্চল রয়েছে যারা সাতটি গ্রহ এবং স্থির তারকাসমূহ ধারণ করে। "রিপাবলিক"-এ লিখিত "ইর পুরাণ" মতে, বিশ্বজগত "আবশ্যকতার মাকু" ("Spindle of Necessity") দ্বারা আবদ্ধ, এবং মৈরাই বা নিয়তিদেবী একে চরকা কাটাচ্ছেন।

ষষ্ঠ শতকে সিলসিয়াস্থ সিম্পলিকাসের বর্ণনা থেকে জানা যায়, প্লেটো আকাশে গ্রহগুলোর আপাত লক্ষহীণ চলাচল ব্যাখ্যা করার জন্য প্রস্তাব করেছিলেন যে পৃথিবীর গোলাকার এবং গ্রহসমূহ তার চারপাশে চক্রাকার পথে ভ্রমণশীল, (লয়েড ১৯৭০, পৃ. ৮৪), যা ছিল তৎকালের জন্য একটি অভুতপূর্ব ধারণা। ইউদোক্সাস প্লেটোর এ অনুমানকে শক্ত করার পরিকল্পনা করেন। তিনি প্রতিটি গ্রহের নিজস্ব চক্রাকার কক্ষপথ নির্ধারণ করেন। পরে গ্রহগুলোর ঘূর্ণনের বেগ এবং কক্ষপথের অক্ষের কৌণিক পরিবর্তন করে আকাশের গ্রহগুলোর বাস্তব যাত্রাপথের কাছাকাছি অবস্থায় উপনীত হতে সক্ষম হন।

ইউদোক্সাসের স্বলিখিত কোন রচনাই পাওয়া যায় নি, তবে তাঁর "গতি সম্বন্ধে" রচনাটির সারাংশ পাওয়া যায় এরিস্টটলের "মেটাফিজিক্স" ১২, ৮ পর্বে, এবং "দি কায়লো" হতে। অ্যারাস্টাস ইউদোক্সাসের কাজের ভিত্তি জ্যোতির্বিজ্ঞান বিষয়ে একটি কাব্য রচনা করেন। এছাড়া থিওডোসিয়াস এর লিখিত "স্ফেয়ারিক্স" গ্রন্থটিও ইউদোক্সাসের কার্যক্রম নির্ভর করে লিখিত বলে ধারণা করা হয়।

চতুর্থ শতকের গ্রিক জ্যোতির্বিদ ক্যালিপ্পাস ইউদোক্সাসের গোলক মডেলের মৌলিক ২৭ টির সঙ্গে আরও সাতটি গোলক সংযুক্ত করেন। এরিস্টটল দুটি প্রক্রিয়াই বর্ণনা করেছেন, তবে তিনি গোলকগুলির মাঝে পার্থক্যকারী "প্রতিঘূর্ণন" গোলক যুক্ত করেছেন, কেন না তিনি পদ্ধতিটির বাস্তবিক গঠন নিয়ে চিন্তিত ছিলেন, এবং মনে করেছিলেন, এসব প্রতিঘূর্ণন গোলক যুক্ত না করলে একটি মূল গোলকের গতি অন্যটিকে প্রভাবিত করবে।

পুরাকালের উল্লেখযোগ্য জ্যোতির্বিদগণ
ইউদোক্সীয় জ্যোতির্বিদ্যা
গ্রেকো-রোমান এবং উত্তর-পুরাকালীন যুগে জ্যোতির্বিজ্ঞানচর্চা
গ্রিক জ্যোতির্বিদ্যার উৎস