考古天文学（archaeoastronomy ）是天文学史领域中新近发展起来的一个分支，它使用考古学的手段和天文学的方法来研究古代人类文明的各种遗址和遗物，从中探索有关古代天文学方面的内容及其发展状况。 史前时期尚无文字，考古材料是了解当时人类文明的最主要的依据，因此，考古天文学较多地注意史前时期。但是在有史阶段，考古发掘所得的有关天文学内容的非文字资料，也是考古天文学的研究对象，所以考古天文学是考古学和天文学相结合的产物。它对天文学史的研究有很大意义，对考古学乃至现代天文学也有一定意义。

考古天文学的兴起，始于对英国索尔兹伯里以北的古代巨石建筑遗址，即著名的巨石阵所进行的研究。早在二百多年前就有人注意到，巨石阵的主轴线指向夏至时日出的方位，其中有两块石头(现在的标号为94号和93号石)的连线指向冬至时日落的方向。

二十世纪初，英国天文学家洛基尔进一步研究了巨石阵他提出，从巨石阵中心望去，有一块石头(93号)，正指向5月6日和8月8日日落的位置；而另一块石头(91号)则指向2月5日和11月8日日出的位置。因此他推论，在建巨石阵的时代(约公元前2000年)已有一年分八个节气的历法。他的工作引起了许多天文学家和考古学家的注意。

人们猜测，巨石阵是远古人类为观测天象而建造的于是，对巨石阵进行了多次发掘。六十年代初，纽汉提出他找到了指向春分日和秋分日日出方位的标志，并提出91、92、93、94号四块石头构成一个矩形。矩形的长边指向月亮的最南升起点和最北下落点的方位。

差不多同时，天文学家霍金斯使用电子计算机对巨石阵中大量石头构成的各种指向线进行了分析计算，又找出许多新的指示日、月出没方位的指向线。考虑到现存的巨石阵遗址是分三次、前后相隔几个世纪建造的，而每次建造中都有指向日、月出没方位的指向线，因此霍金斯认为，巨石阵是古人有意建造的观测太阳、月亮的观象台。他甚至认为，巨石阵中56个围成一个圆圈的奥布里洞能用来预报月食。后来天文学家霍伊尔更认为巨石阵能预报日食。

除了巨石阵以外，人们还注意到其他许多的巨石结构和古代建筑。英国工程学教授汤姆自三十年代起对大量巨石遗址进行了勘测工作。他发现除了圆形的巨石阵外，还有卵形、扁圆形、椭圆形以及捧成直线等巨石建筑。他在六十年代提出，这些巨石遗址或者自身或者与附近突出的自然地貌结合构成指示日、月出没方位的指向线。他认为在石器时代和青铜器时代早期，人类已经有较多的几何学知识，已能预报日食和月食，并能区分出在一回归年中太阳赤纬变化的十六个相等的间隔，即一年有十六个节气。

上述对巨石阵等的天文学研究并不是完全没有争议的。特别对于能预报日食和月食等的结论，有不少人持保留态度。但是，古代建筑中存在着有天文学意义的指向线，这一点却得到越来越多的天文学家和考古学家的支持。

继英国之后，欧美许多国家的天文学家纷纷致力于寻找古代文化遗址中的这类天文指向线。美国印第安人的“魔轮”(一种用小石块在平地上砌成的两重圆形堆砌物，在外重圆周有6个石堆)、埃及的阿蒙-拉神庙、中美洲玛雅人的遗址等等，都有人研究过。例如，美国天文学家埃迪就亲自作过观测，认为印第安“魔轮”中有一条指向线指示夏至时日出的方位，还有一些线指示某几颗亮星的出没方位等。

总之，近十几年来考古天文学的研究范围不断扩大，从建筑遗址扩大到诸如岩石上的石雕画之类。随着考古天文学研究的发展，出现了专门的学术组织，例如，美国的考古天文学中心(设在马里兰大学内)。

这个中心还出版了专门的刊物《考古天文学》。

在中国，考古学和天文学的结合经历了一条稍为不同的道路。中国的考古学家和天文学家，把注意力主要集中在具有天文学内容的大量出土文物上。由于建设的发展，地下文物大量出土，从中得到的古代天文学信息是极为丰富的。例如，今天对战国秦汉时代天文学发展状况的了解，大部分应归功于几座战国墓和汉墓的发掘。为了总结和推进对具有天文学意义的古代物质遗存所进行的研究工作，中国社会科学院考古研究所编辑了《中国古代天文文物图集》和《中国古代天文文物研究论文集》两书。

近年来考古学家更注意到史前时期人类遗存中的天文学内容。例如，通过对石器时代墓葬方向的考察，探讨远古人类已可能有某种方法测定太阳出没方位；研究陶器上具有天文学意义的图案、刻纹等等。