古代巴比倫人在農業生產中為了不違農時,非常注意對天象進行觀測。他們一般在七級寺塔(吉庫拉塔)的頂部設置觀象台,由占星祭司在台上觀測天體運行。經過長期的天文觀測,積蓄了豐富的天文資料,掌握了一些天體的運行規律,於是便產生了天文學。在古巴比倫時期,已能將五大行星(火、水、木、金、土)與恒星區別開來,並能觀測太陽在恒星背景上的視運動軌道--黃道。後來又區分出黃道上的12個星座,白羊、天蠍、雙子、巨蟹、天秤、獅子、寶瓶、雙魚、人馬、金牛、室女、摩羯等星座的命名,直至今天乃為歐洲天文學界所沿用。測定太陰月的持續時間為29日12時44分3秒,比現代天文學家測定的數據僅多幾秒。他們發現每過10年零11日,月亮又回到它相對於太陽的位置上去,因而能事先算出太陽和月亮的相對位置,可預測日蝕、月蝕。以12個月為一年(6個29天月,6個30天月),每年為354天,比太陽年(365日5時48分46秒)少11日5時48分46秒,以閏月的方法補足。亞述帝國和新巴比倫時期,人們還根據月相周期變化,以7天為一周,分別用日、月、火、水、木、金、土7位星神的名稱命名,現行的星期便來源於此。巴比倫天文學的另一突出成就,是一些星象家已認識到大地是一個球體。