巴比倫人把宇宙看成隆起的大地、天空和海洋3部分。認為大地是吃立在海洋中間的圓形的陸地。海洋有天上的海洋和地上的海洋之別；它們分別從上麵和下麵包圍著世界。天上的海洋和地上的海洋相連接，就如倒扣著的茶杯，覆蓋在大地上。最初，僧侶們把天分為3重，後來又分為7重。天是由堅硬的寶石做成的，上麵有窗戶，雨就是從天窗裏落到地上的。星體是放牧在天上海洋裏伸出的天堤上的綿羊。太陽和月亮是神做成的天燈，惡魔怪物遮住了天燈，就成為日食和月食。在天的東方和西方的盡頭，各有一座山，山上有山門，早上太陽打開東門在天空中運行，完成一天的行程後，到晚上就由西門進入天庭。
亞述人吸收了巴比倫人的天文學知識，並在此基礎上有了進一步的發展。在已經發現的泥板上，有公元前1100年亞述人的12個月的月名。巴比倫人和亞述人的歲首都是從春分開始的。一年分12個月，大小月相間，平年共354天。閏月根據觀測隨時安插。
亞述人不僅認識了黃道和白道，而且能夠推算黃道和白道的交點。在薩爾貢二世時（約公元前9世紀），對月食的認識和研究已經達到相當的水平，能夠認識到月食一定發生在望，並且隻有當月亮靠近黃白交點時，月食才能發生。
巴比倫人和亞述人都將日月五星看做天神。有文獻能夠證實，到公元前650年時，7個天神輪流值日的周期已經形成。規定以7天為1星期的製度，大約就是從這個時候開始的。各個星神的值勘日為：星期日太陽神沙瑪什，星期一月神辛，星期二火神涅爾伽爾，星期三水星神那布，星期四木星神瑪爾都克，星期五金星神伊什塔爾，星期六土星神尼努爾達。7天為一周期的工作製，現已成為國際通用的製度。
迦勒底人於公元前612年取代亞述。建立新巴比倫以後，曾經將兩河流域的天文學推向新的高，。遊勒底人是十分勤奮的天象觀測者，他們不但常年堅持觀測天象，而且堅持將觀測到的天象記錄下來。現在已經發掘出自公元前7世紀至1世紀的記載在泥板上的大量觀測記錄，這些記錄的內容是每天日月五星的方位等，這些都是很有價值的科學文獻。有了可供研究的大量的長期觀測資料，天文學就有了飛速發展的基礎。公元前6世紀後期，迦勒底人開始總結出設置閏月的規律。先是規定8年3閏，後來又改為27年10閏，最後於公元前383年由西丹努斯定為19年7閏。
過去，有些人認為，新巴比倫王朝（公元前626~538年）時代迦勒底人已經發現了沙羅周期（223個朔望月等於19個交食年）。因此，他們已能很準確地預報日月食。但是近來又有人認為迦勒底人是不可能掌握交食周期的。事實上，沒有任何文獻能夠證明迦勒底人曾經使用過交食周期預報日月食，所謂沙羅周期，是後人總結出來的規律。如
果說迦勒底人也能預報交食，則可能是他們通過黃白升降交點和日月位置的推算獲得的。當然，也不能排除他們已掌握預報交食周期的可能性。
迦勒底人十分重視日月和五星位置的推算。從泥板中發現有塞留穀王朝的天文學家自公元前311年開始製作的日月運行表，記載著每月合朔時的度數。此外，還有晝夜長度的變化、月行速度的快慢、朔望月的長度、連續合朔的日期、黃道對地平的交角、月亮的緯度等。有了這些數據，對於推算曰月的行度就很方便了。
遊勒底人很注意五星會合周期的推算，下麵是迦勒底人所使用的五星會合周期的數據。
從這些數據可以看出，他們所掌握的五星會合周期大都是很精密的，甚至優於後來的希臘人，與近代的觀測結果非常接近。所以，迦勒底人的天文學水平是相當高的。他們每年都要在曆書上注明朔望，預告日月食和行星的衝、會合、留和逆行等現象。根據這些情況，巴比倫人早已開始使用簡單的測角儀器是沒有疑問的。也許西方的黃道渾儀就是從巴比倫人發明演變來的。
巴比倫天文學的發展，主要是建立在代數基礎上的。巴比倫的數學在蘇馬連時代就已經取得了很大的成就，在後來的2000年間仍然不斷取得進步。這使得巴比倫天文學家有可能用數學方法解釋行星運動的不規則現象。例如，公元前4世紀的巴比倫天文學家基丁努就認為行星在某些時期以勻加速運動，而在另一些時期則又作勻減速運動。有資料證明，巴比倫天文學家已經認識到彗星的出現是有周期的，並且這種觀點有可能被後來的印度天文學家所接受。當然，這僅僅是一種推測，科學的論證是到17世紀才完成的。可惜巴比倫人在天文學上所取得的光輝成就沒有能得到進一步的發展，巴比倫文化就逐漸趨向衰落了。
但是，兩河流域的古代天文學的貢獻是巨大的，他們不僅能夠推算太陽月亮行星的運動，預報日月的運動方位和合朔的時刻，預報五星的合、衝、留、逆的現象和日月食，而且也能推算月亮等天體的不均勻運動。他們所使用的圓周長的劃分方法、晝夜時間的劃分方法、星期的劃分等等，為以後希臘等國的天文學的發展打下了良好的基礎。
埃及天文學
埃及天文學的起源是很早的。公元前6000年間，尼羅河流域的農業生產就得到了發展。大約公元前4000年初，尼羅河流域就進入金石並用的時代。這時，原始公社開始解體，奴隸製國家逐漸產生。尼羅河每年定期泛濫，不僅使河流沿岸的土地得到灌溉，而且沉澱下來的淤泥也有利於農作物的生長，從而促進了農業的發展。為了農業生產發展的需要和對尼羅河泛濫時期的預報，開始了埃及天文學的萌芽時代。