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至少从古希腊时代起直到16世纪，西方世界普遍认为地球处于宇宙的中心，其他的万物均围绕着它而旋转。这个模型由古希腊哲学家亚里士多德提出，并通过希腊——埃及天文学家克罗狄斯·托勒密所撰写的《天文学大成》一书而普及。该书自公元前2世纪成书，直至17世纪一直都是天文学的主要教材，它保证了地心说在将近2000年的历史中一直处于主导地位。
古巴比伦人的宇宙将地球置于三层天堂与一层地狱之间。整个体系外围被“天国之海”所包围。
我们所知的亚述人和埃及人所建立的最早的宇宙模型是由一系列带状结构所组成的半球形、方盒形或圆柱形轮廓。在这样的宇宙中，地狱位于地面之下，大气层和星星所在的空间则在地面之上，而在星星之上存在着一个或多个天堂。这种宇宙观更多的是源于神话而非科学。
在古埃及的宇宙观中，天空女神努特将身体弓起于地面之上，支撑着天空与星星。这幅努特的绘画出土于公元前1137年建造的拉美西斯六世的陵墓中。
古希腊哲学家阿那克西曼德（约前610-546）是第一位解释宇宙结构的人。尽管他是一位玄学家而非科学家，但是他的观点是基于实际观测的结果而非神话故事。阿那克西曼德在解释宇宙的时候采取了三个非常重要的步骤，为在他之后的所有观点奠定了基础：
天体（恒星、行星、月亮）沿整圆旋转，时而从地球下方穿过，时而又从上方穿出。
地球在太空中无支撑地飘浮着。
天体占据了环绕地球的球面，但它们并不都位于同一个球面上——它们在以地球为中心的多个同心球面上。
阿那克西曼德认为地球是一个厚盘形，它的直径是厚度的3倍，而我们则生活在盘子的上表面。他解释地球之所以没有从太空中坠落是由于其处于宇宙的中心，受到各个方向的压力相等使其能够保持平衡。奇怪的是，在他的模型中恒星所在的轨道面最接近地球，接着是月亮的轨道面，而太阳离地球最远。
大约250～300年后，萨摩斯的阿里斯塔克斯（约前310-230）提出地球不是宇宙的中心，太阳才是。他同样采用了同心圆或同心球面作为天体的运行轨道。（此时已是球形的）地球、其他行星以及被他放到离太阳最远处的固定不动的恒星分别占据着这些轨道。阿里斯塔克斯提出地球绕其自转轴每日旋转一周，绕太阳每年旋转一周，恒星是距离遥远的太阳。但不幸的是，他的观点并未占上风，直到2000年后，太阳与地球的位置关系才再次回到正轨上。
极有影响力的希腊哲学家亚里士多德（前384-322）则更偏爱以地球为中心的宇宙体系。他将地面上方的空间划分为两个区域：第一个区域包含了地面以及月亮球形轨道之间的一切；第二个区域包含了月亮以及它轨道之外的万物。他认为第二个区域是完美且永恒的。我们将会在后面看到，这个观点最终成了地心说被废除的原因。
令人遗憾的是，对于行星在一年时间中运转轨迹的观察并不足以支撑“行星是绕地球旋转的”这样一个简单的模型。相反，它们的轨迹看起来更像是由一连串的环形组成，时而向前运动，时而又略微向后运动，在完成一个完整的小圈后才继续沿轨道前行。佩尔吉的阿波罗尼奥斯（前262-190）提出，每一个行星都在各自围绕着叫作“本轮”的一个小圆轨道旋转，而本轮自身则在环绕地球的轨道上运行。但他的这种理论只有在地球偏离轨道中心的时候才能成立，而这又与理论自身的出发点相悖。
最终，在公元前2世纪，埃及的天文学家托勒密完善了这一想法。在他的解释中，每一个行星均在各自的本轮当中旋转，每一个本轮的中心则绕偏心旋转。托勒密在偏心的另一侧距其与地球距离相等的一处定义了另一个点，称之为等速点。这样一来，假设你站在等速点处观察，行星本轮的中心在运行时的角速度（在一定时间内天体运动轨迹所划过的弧度）总是相同的。这看起来为在地面上看到的行星的特殊轨迹提供了一个很好的解释，同时还满足了亚里士多德对行星轨道必须是完美圆形的要求。但更重要的是，这套理论确实可以被用来较为精确地预测行星的位置。
托勒密将天体排布在一系列同心水晶球层或者球体上。月亮离地球最近，接着是水星、金星、太阳、火星、木星以及土星，其他位置固定不变的恒星则在这些行星之外的一个水晶球上面。
行星在其自身的本轮中旋转，本轮则绕地球旋转。
均轮的中心叫作偏心，那里什么都没有，只是空间中的一点。
这幅13世纪后期的手绘稿展示了托勒密体系，其中太阳和月亮绕着位于中心的地球运行。左下图给出了月食在该体系下的解释，右下图则显示了月相的盈亏。图中金色的圆圈代表月亮与太阳所在的水晶球，地球和月亮之间的红色物质是火，月亮之外的其他物质则由以太构成。
1543年，托勒密的体系终于被尼古拉斯·哥白尼在其《天体运行论》中所提出的日心说（即以太阳为中心）所挑战。哥白尼将行星置于围绕太阳的圆形轨道上，但是这样做的结果并没有使得对行星位置的预测较托勒密体系更为精确。更糟糕的是，教会并不认可这一模型，并且在随后的100年间对此模型以及对该模型的宣讲教学下了禁令。直到1758年这个禁令才被解除。
观测结果并不能清晰地表明托勒密体系的不足之处。就如这幅描绘日食的中世纪绘画所展示的，地心说和日心说模型能同样容易解释当时观测到的天象。
德国天文学家约翰尼斯·开普勒最终发展了太阳系的日心说体系。该体系延续至今并由空间观测以及数学推导结果所证实。1605年，开普勒将行星置于椭圆轨道而非之前围绕太阳的圆形轨道，这一改动立即使以前有关行星运动的所有疑惑被清晰解释。但即使如此，在当时并没有确凿的证据能够证明他的体系是正确的。
在日心说与地心说这两种体系之间，还存在着一些相互妥协的产物。天文学家继续争论，而天文制图师继续展示所有可能的模型。这样对几种模型的并排展示，往往提供了对各个模型所有有利和不利的论述，通过比较它们各自的优缺点以找到事情的真相。
法国绘图师、地理学家尼古拉斯·德费尔（1646-1720）在1669年的作品中绘制的三个宇宙模型分别来自托勒密（左）、哥白尼（右）以及第谷·布拉赫。
这部11世纪的法国手稿记录了公元前3世纪希腊诗人阿拉托斯《物象》长诗的拉丁语译文。这首长诗以韵文形式记录了尼多斯的欧多克索斯已失传的著作。它描述了星座，并以简短含糊的文字提及了行星。它被阿拉托斯称作“一切皆追寻着善变的轨道”，并表示“当我接近它们时，我的勇气渐退”。对欧多克索斯论述的评论揭示了他为每一个天体引用了一套复杂的多球轨道系统——比如，月球有三个球形轨道以解释其复杂的运动轨迹。在这幅图中地球处在中心位置，第一个绕其旋转的是月亮，它至少有两个圆形的轨道。水星和金星均绕着太阳（戴着火焰王冠的人物）旋转，太阳绕着地球旋转。火星、木星和土星有着各自的圆形轨道。绘有表征不同月份人物的黄道处于最外圈。
这幅描绘托勒密宇宙模型的作品并没有重点关注众天体所在的天球，而是展示了整个天球转动的机制。这里的原动天，也就是带动内部其他天球旋转的最外层天球，正在由手握曲柄的天使所转动。在中世纪，人们认为天体不是自己在运动，而是被旋转的天球所带动，天球的运动则来自于整个体系之外的“原动力”（在基督教的宇宙观中即上帝）。
地球（图中央）被划分为四部分，表征了当时人们认为构成地球的四种古希腊元素，空气、火、水和土。该手抄本成书于14世纪初法国的普罗旺斯。原书《爱的枕边书》是一部韵文形式的百科全书，由玛特菲·艾尔高德于1290年左右所著。
《卡塔兰地图集》可能算是中世纪最重要的地图集了。该地图集由6张窄长幅面的牛皮纸（兽皮制成）组成，有可能出自马略卡岛的犹太绘图师亚伯拉罕·克列斯克之手。其中的四页描绘了地球表面的地形，另外的两张（展示于此）描绘了托勒密的世界体系。
在这幅图的中央，地球由手持星盘的天文学家表示。外面最先包围它的环形代表了经典元素中的其他三元素（水、空气、火），其次描绘的分别是代表月亮、太阳以及五颗已知行星的天体。紧接着的黄道结束了这幅图描绘宇宙的部分。在下一个环当中绘制了月亮的位置以及月相，接着的圈内给出了阴历以及月亮在黄道不同位置时会产生的天文方面的影响。最外圈是有关数学方面的信息——将圆分成360度，记述了黄金比等等。代表四季的人物被安置在地图四角。
通常托勒密式的宇宙都被描绘为环绕地球的一系列圈或球面。这是以所谓的“上帝之眼”的视角，也就是从宇宙外面的一个位置观看整个宇宙时的图像。康拉德·冯·梅根伯格在其《自然之书》中则展示了一种更为本地化的视角。当视角只局限于陆地的一小块范围时，地面之上的每个天球就可以近似为一条条笔直的带，在地面景色正上方的一条带布满了火焰。行星与恒星以相同的表征方式绘出——在当时的望远镜中，行星从外表上难以与恒星区分。月亮和太阳都绘有各自的面容——尽管月亮看起来非常悲伤。
《纽伦堡编年史》以拉丁语及德语发行，是世界上最早发行的配有插图的印刷体图书。该书根据圣经故事记录了人类的历史。这里的木版画绘制了创世的最后一天，极尽可能地展示了托勒密体系中宇宙的模样。
插画师在插图的中央增加了元素球，因此在天球之前最先包围地球的是水球、空气球与火球。在固定恒星球（也称作“天空”）之外是水晶天，其后是原动天。这里加进来的水晶天用于解释《创世记》当中提及的天空之上的水。在原动天之外是最高天，即上帝的意志，也是13世纪的神学家托马斯·阿奎那提出的不同等级的天使所占据的地方。
这幅绘有阿特拉斯肩负地球和天球的版画出自威廉·坎宁翰的《宇宙之镜：含宇宙、地理、水文、导航的欣然原理》。图中的天球以浑天仪的形式展现。地球在正中央，周围环绕着表征赤经、赤纬、黄道、天赤道等环所组成的球形结构。
浑仪的球形结构叠加在标准的托勒密天图之上，在地球的周围环绕着空气球与水球，接着是月亮、太阳、行星球、固定恒星球、水晶球和原动天。行星在这里用它们在炼金术著作当中的符号表示。图中有些不合逻辑而奇怪的地方，比如，阿特拉斯站在地球上却又背负着地球，而月亮和恒星也在背景天空中发光。
这张简洁平实的太阳系图标志着人类历史上的一个重要转折点。波兰天文学家尼古拉斯·哥白尼在1543年，即他去世的前一年将其发表。它推翻了托勒密的世界体系，将太阳置于中心，地球和其他行星均围绕着太阳旋转。哥白尼可能已经预计到它的发表将会带来麻烦——实际上也确实是这样——但因为他不久就去世了，所以并没有因此遭受不好的后果。
尽管在一段时间内教会容忍了哥白尼体系作为一种数学和假想的模型存在，但当这个体系明显被人们——包括伽利略·伽利莱——奉为宇宙形式的真实表征时，这部著作便被封禁了，相关内容的教学同时也被禁止。虽然有许多天文学家倾向于哥白尼的体系，但它在一开始并没有被广为接受。在预测行星运动时，实际上采用这个体系并不能得到比托勒密体系更为精确的结果，而教会对它的敌意也使得它的推行举步维艰。
哥白尼的地图上明确标注了行星，包括地球绕太阳旋转，月球绕地球旋转。他注明固定的恒星是无法移动的。可以看到，托勒密模型当中的外层球已经消失，其中还包括上帝所居住的那一隅。
这幅宇宙图由葡萄牙制图师巴尔托洛梅乌·维利乌在1568年创作，尽管出现在哥白尼撰写《天体运行论》的25年后，但该图展示的仍是托勒密宇宙体系以及当时所知的世界。
由于当时澳大利亚和南极并不为欧洲人所知，所以它们均没有在这张地图中出现。太阳、月亮，已知的行星以及固定的恒星均保持在各自对应的环内绕地球旋转。这些环上还标注着它们的绕行周期。自中心向外，分别是：月亮，27天零9小时；水星，70天零7小时；太阳，365天；火星，两年；木星，12年；土星，30年；固定恒星，36,000年。
这幅地图出现在土耳其《历史之精华》一书的开篇，它记述了预言家在长夜中的旅行。作为这本书中的第一幅微型画，它从一开始便展示了地球处于宇宙中心的情景。地球周围环绕着七重天、黄道的标志和二十八宿。古代中国、印度和伊斯兰国家的天文学都将月亮的运行轨迹（白道）与黄道之间的位置关系划分为28宿，每一宿代表13天。
乔万尼·里奇奥利所著的《新天文学大成》，其卷首的插图对两个世界体系给出了寓意性的诠释。一个是哥白尼提出的世界体系，一个是由第谷·布拉赫提出，并经过里奇奥利本人修正的世界体系。相较于其他描述世界体系的专著，里奇奥利这本专著的阐述可能算得上是最为详尽、最为全面也最为周全的，甚至超过了伽利略1633年所著的《关于两大世界体系的对话》一书。后者对托勒密和哥白尼所提出的世界体系进行了比较。
在里奇奥利的世界体系（图中天平的右端）中，水星、金星以及火星环绕太阳运行，太阳环绕地球运行，木星和土星则是直接环绕地球运转。托勒密的地心说被弃置于地面，因为里奇奥利认为这个学说已经被淘汰。图画上方的小天使们手捧着这些行星，还有太阳和月亮。一颗彗星也被绘于图上。我们之后会看到，作为坚实的证据之一，彗星的存在证明了托勒密的世界体系是错误的。图右侧的行星是土星和木星。图中土星呈现出奇怪的形状，因为当时土星的光环尚未得到解释，木星则带有条纹图案。天平向里奇奥利、第谷所阐释的模型一侧倾斜。
这幅阿拉托斯平面天球图来自德国制图师安德烈亚斯·塞拉流斯所著，于1660年首次发行的《和谐大宇宙》一书。所绘的内容与26页的绘画相仿。在页面下方的角落里，学者们正在研究地球仪与天球仪。行星由其对应的经典的神的画像表征。《和谐大宇宙》是伟大的制图师杰拉德·麦卡托计划编写的《编年史》的最后一卷（第七卷），《编年史》涵盖了所有已知宇宙的多卷地图。麦卡托在该卷完成前去世。《和谐大宇宙》的第一部分罗列了相互竞争的若干种世界体系，第二部分则以星座为主。
塞拉流斯这幅依照哥白尼理论所绘制的太阳系图，论证并且显示了从哥白尼提出理论到塞拉流斯完成这部伟大著作的数百年里望远镜所做的贡献。图中给出了木星和它的四颗卫星，卫星是伽利略于1610年发现的。哥白尼对于恒星的解释较为含糊。尽管塞拉流斯在图中的最外圈绘制了黄道十二宫的符号，但奇怪的是它们都被包围在了云彩当中。
丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546-1601）是一位脾气古怪但水平极高的天文学家。他在哥本哈根的汶岛上建立了天文台，并开展了严谨的裸眼观测工作。学生时代他因与人决斗，鼻子被削掉一部分，所以装了个金属假鼻子。他还有一头宠物驼鹿，但这头驼鹿却因为在一次宴会上喝多了，从台阶上掉下来摔死了。
尽管第谷了解哥白尼的太阳系模型，但他更倾向于该模型与托勒密模型中间的某种模型体系。在他的体系当中，太阳、月亮以及黄道均围绕地球旋转，但其他的行星则围绕太阳旋转。太阳拖着围绕它的一干行星环绕地球。第谷认为“地球，这个笨重、慵懒的天体”不适合运动，因此是不需要在哥白尼模型当中动来动去的，所以将它放置在了他的宇宙模型的中心。
约翰·多佩玛在众多头衔之外，还是一名天文学家和制图师。这幅漂亮的平面图来自于他的《新天体世界地图集》，从图中可以看出18世纪早期天文学的认知水平。在图中，太阳处于主导地位，被置于哥白尼的太阳系模型的中心位置并向四方发出璀璨的光芒。图中的文字给出了行星的轨道以及卫星信息。木星以及土星的卫星在这里被画成尺寸很小的星星，这也是它们在望远镜中被看到的样子。
图中的右下方，与哥白尼模型并列地给出了托勒密以及第谷·布拉赫的模型，显然哥白尼的模型更为绘者所推崇。在托勒密的平面天球图之上叠加摆放了若干天文仪器，这其中就包括了天文望远镜，也暗示着正是新科技的出现使得旧模型被取代。
地图中左下方绘制了从北极往下看已知世界的样子。加利福尼亚州被绘制成一个岛屿，这是17世纪和18世纪的地图中通常的画法。太阳和已知的行星被画在左上方，它们的相对大小也试图被表示出来。地图右上方似乎展示了云层中可能存在的其他太阳系，它们代表了整个宇宙。
在1609年出版的《新天文学》一书中，德国天文学家约翰尼斯·开普勒发表了行星均以椭圆轨道围绕太阳运行的发现。在开普勒发表了他的发现后，另外两颗行星以及更多的卫星、矮行星以及其他天体也相继被发现，但增加的这些天体仍可以毫无困难地纳入他所提出的体系当中。
这幅关于我们所熟知的太阳系的图片，是由多张我们在宇宙中的近邻的照片叠加而成的。它展示了自太阳向外各行星在太阳系中的次序，但此图对行星的大小和距离的尺度的描绘并不准确。这张图仿佛在表明，各个行星的相对尺寸就如同图中给出的一样，而真实情况并非如此。问题就在于太阳系的尺寸相较于组成它的各个元素来说实在太大，如果将这些内容全部按照真实比例放置于一张图中，较小的天体将会小到难以看见。无论是行星的大小还是它们之间相间隔的距离，都无法在右图这种尺寸的图中清晰地绘制出来。