Triết gia cổ đại người Hy Lạp Democritus đã đặt nền móng đầu tiên cho lịch sử hình thành của khoa học hành tinh, điều này đã được nhắc đến trong quyển sách Hippolytus

Các thế giới trật tự thì vô biên và đa dạng về kích thước, cũng không ngoại trừ mặt trăng và mặt trời,không chỉ có quy mô lớn hơn chúng ta mà còn có được thể hiện rất nhiều ở con số. Khoảng cách giữa các thế giới trật tự hoàn toàn không đều nhau, một số thì nhiều hơn còn một số thì lại ít hơn, một số thế giới phát triển, một số thì nở rộ nhưng số ít lại bị phân rã, và một ít thế giới đang được hình thành cũng như một số ít bị u mờ. Tất cả các thế giới không phát triển được hầu như đều bị phá hủy bỏi sự va chạm với một thế giới khác. Và số còn lại thì được hình thành với sự xuất hiện của động thực vật cùng với nguồn nước.[2]

Trong những khoảng thời gian tiên tiến hơn, khoa học hành tinh bắt đầu từ thiên văn học, đặc biệt là từ các nghiên cứu về các hành tinh không nhất định. Nhà thiên văn học hành tinh đầu tiên là Galileo, người mà đã có công khám phá ra bốn mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc, những ngọn núi trên Mặt Trăng, và cái nhìn đầu tiên về Vành đai Sao Thổ, tất cả các đối tượng của các nghiên cứu chuyên sâu về sau. Nghiên cứu của Galileo về những ngọn núi trên mặt trăng vào năm 1609 bắt nguồn cho nghiên cứu về các phong cảnh bên ngoài Trái Đất: sự quan sát của ông ấy "rằng Mặt Trăng không hề sở hữu một bề mặt trơn tru và láng mịn" mà gợi ý rằng nó và các hành tinh khác cũng có thể hiện diện "như là bề mặt của Trái Đất".[3]

Những tiến bộ trong việc cấu thành nên kính thiên văn và độ phân giải của các dụng cụ đo đã từng bước cho phép chúng ta tăng dần sự nhận diện về bầu khí quyển và chi tiết bề mặt của các hành tinh. Ban đầu, Mặt Trăng được coi là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất, bởi vì các chi tiết được lộ rõ trên bề mặt của nó, cũng như là khoảng cách tương đối với Trái Đất, sự tiến bộ về kĩ thuật đã dần tạo ra kiến thức địa chất Mặt Trăng một cách chi tiết hơn. Trong quá trình khoa học, dụng cụ chính thường là Kính viễn vọng quang học (và sau đó là Kính viễn vọng vô tuyến) và cuối cùng là người máy thám hiểm tàu vũ trụ.

Hệ Mặt Trời đã trở thành một đối tượng nghiên cứu tốt, được hiểu biết một cách tổng thể vầ sự hình thành và phát triển của hệ hành thi còn đang tồn tại. Tuy nhiên, vẫn còn đó một lượng lớn câu hỏi chưa giả quyết được,[4] và tỷ lệ của những khám phá mới đang ngày càng nhiều, một phần là do số lượng lớn các tàu vũ trụ liên hành tinh đang khám phá về hệ Mặt Trời.