No fue sino hasta el siglo XVI, durante el Renacimiento, cuando un modelo matemático completamente predictivo de un sistema heliocéntrico fue presentado por el matemático, astrónomo y clérigo católico polaco Nicolás Copérnico, con la publicación póstuma en 1543 del libro De Revolutionibus Orbium Coelestium. Esto marcó el inicio de lo que se conoce en Historia de la ciencia como «revolución copernicana». En el siglo siguiente, Johannes Kepler extendió este modelo para incluir órbitas elípticas. Su trabajo se apoyó en observaciones hechas con un telescopio que fueron presentadas por Galileo Galilei.

Con las observaciones de William Herschel, Friedrich Bessel y otros, los astrónomos terminaron por aceptar que el Sol no se encuentra en el centro del universo; en la década de 1920, Edwin Hubble demostró que formaba parte de un complejo aún mucho mayor: la galaxia (la Vía Láctea), y que esta era tan solo una entre miles de millones de galaxias más.