Dostępne dane na temat religii paleolitu świadczą o obecności w ówczesnych systemach wierzeń niektórych gwiazdozbiorów, takich jak na przykład dzisiejsza Wielka Niedźwiedzica. Niedawno przeprowadzone badania ujawniają, że już w górnym paleolicie (około 16 tysięcy lat temu) istniał system złożony z dwudziestu pięciu konstelacji podzielonych na trzy grupy, reprezentujące kolejno niebo, ziemię oraz podziemne zaświaty – uniwersalne dla wszystkich kultur wymiary spojrzenia na świat.
Znaczenie konstelacji wzrosło w neolicie, kiedy człowiek zmienił tryb życia ze zbieracko-łowieckiego na osiadły i zajął się uprawą roli. Podział nieba na gwiazdozbiory ułatwiał zapamiętywanie położenia gwiazd związanych z wynikającymi z kalendarza porami wykonywania poszczególnych prac polowych, takich jak siew czy orka. Gwiazdozbiorom nadawano wtedy nazwy nawiązujące do różnych aspektów życia rolniczego i pasterskiego, niekoniecznie antropomorficzne.
Na pierwszą wiedzę astronomiczną człowieka prehistorycznego składało się przewidywanie ruchów Słońca, Księżyca oraz planet na tle wzajemnie nieruchomych gwiazd. Za przykłady zastosowań tej „protoastronomii” mogą posłużyć megalityczne monumenty, takie jak Stonehenge, demonstrujące nie tylko więź człowieka z niebiosami, lecz także jego zdolność prowadzenia dokładnych obserwacji i umiejętności praktyczne, między innymi zdolność wyznaczania terminów przesileń.
Starożytność i średniowiecze