Cuando menos desde los tiempos de la antigua Grecia, dos problemas constituían en centro de búsqueda de conocimiento:

    1. La tendencia de los objetos, como las piedras, a regresar a la Tierra al dejarlos caer.
    2. Los movimientos de los planetas, incluyendo el Sol y la Luna, los cuales se consideraban
        como planetas en aquellos tiempos.

En la antigüedad se creía que estos dos problemas eran temas completamente separados uno del otro. Uno de los grandes logros de Newton consiste en que él los vio claramente como aspectos de un solo problema y sometido a las mismas leyes.

Los primeros intentos serios para explicar la cinemática del sistema solar fueron llevados a cabo por los antiguos griegos. Ptolomeo desarrolló un esquema geocéntrico (con la Tierra como centro) para el sistema solar según el cual, como lo implica su nombre, la Tierra permanecía estacionaria en el centro mientras los planetas, incluido el Sol y la Luna, giraban alrededor de ella. Esto no debería tomarse como una deducción sorprendente.  La Tierra resulta para nosotros un cuerpo sustancial.  Shakespeare se refiere a ella como “esta hermosa armazón, la Tierra...” Incluso hoy en día, usamos un marco de referencia geocéntrico en la astronáutica, y en la conversación cotidiana empleamos términos como “la salida del Sol”, lo cual implica la idea de un marco así.
Puesto que las órbitas circulares simples no pueden ser explicación de los movimientos complicados de los planetas, Ptolomeo tuvo que echar mano del concepto de epiciclo, según el cual un planeta se mueve alrededor de un círculo cuyo centro se mueve alrededor de otro círculo cuyo centro es la Tierra. También tuvo que recurrir a otros diversos esquemas geométricos, cada uno de los cuales preservaba la supuesta santidad del círculo como una característica central de los movimientos planetarios. Ahora sabemos que no es un círculo el fundamental sino una elipse, con el Sol en un centro.

En el siglo XVI Nicolás Copérnico (1473 – 1543) propuso un esquema heliocéntrico, en el cual la Tierra (junto con los demás planetas)  se movía alrededor del sol. Aun cuando el esquema de Copérnico parece mucho más sencillo que el de Ptolomeo, no tuvo aceptación inmediata. Copérnico aún creía en la santidad de los círculos, y su uso de los epiciclos y otros esquemas era casi tan grande como el de Ptolomeo.  Sin embargo, al poner al Sol como el centro de las cosas, Copérnico proporcionó el marco de referencia correcto desde el cual pudo desarrollarse nuestra moderna visión del sistema solar.

Para resolver el conflicto entre los esquemas ptolemaico y copernicano, se necesitaron datos de observación más precisos. Tales datos fueron compilados por Tycho Brahe, que fue el último gran astrónomo en hacer observaciones sin el uso de un telescopio. Sus datos sobre los movimientos planetarios fueron analizados e interpretados por Johannes Kepler (1571 – 1630), quien hacía sido asistente de Brahe. Kepler encontró importantes regularidades en el movimiento de los planetas, lo cual le condujo a desarrollar tres leyes que rigen el movimiento de los planetas.

Las leyes de Kepler mostraron la gran sencillez con que podían describirse los movimientos planetarios al considerar al Sol como el cuerpo central, si abandonamos la noción de círculos perfectos en que se basaban tanto el sistema de Ptolomeo como el de Copérnico. Sin embargo, las leyes de Kepler eran empíricas; simplemente describían los movimientos observados de los planetas in ninguna base en términos de fuerzas. Por lo tanto, constituyó  un enorme triunfo el que Newton fuera capaz más tarde de derivar las leyes de Kepler a partir de sus leyes del movimiento y su ley de la gravitación, la cual especificaba la fuerza que actúa entre cada planeta y el Sol.

Así pues, Newton pudo explicar el movimiento de los planetas en el sistema solar y de los cuerpos que caían en las cercanías de la Tierra con un concepto común. En efecto, él unificó en una sola teoría las ciencias anteriormente separadas de la mecánica terrestre y de la mecánica celeste. El significado científico real del trabajo de Copérnico radica en el hecho de que la teoría heliocéntrica abrió el camino para esta síntesis. Posteriormente, bajo la hipótesis de que la Tierra gira sobre sí misma y alrededor del Sol, fue posible explicar fenómenos diversos tales como el movimiento diario y anual aparente de las estrellas, el aplastamiento de la Tierra a partir de su forma esférica, el comportamiento de los vientos alisios, y muchas otras observaciones que no podrían ser explicadas tan fácilmente en una teoría geocéntrica.

El desarrollo histórico de la teoría gravitatoria puede ser visto como el ejemplo modelo de la manera en que el método de la investigación científica conduce a la comprensión y al conocimiento. Copérnico proporcionó el marco de referencia apropiado para visualizar el problema, y Brahe suministró datos experimentales sistemáticos y precisos. Kepler usó los datos para proponer algunas leyes empíricas, y Newton propuso una ley de fuerza universal a partir de la cual pudieran derivarse las leyes de Kepler. Por último, Einstein llegó a una nueva teoría que podía explicar ciertas pequeñas discrepancias en la teoría newtoniana.