Thiên văn học Babylon là nền thiên văn học gồm các nghiên cứu hay ghi chép của các vật thể vũ trụ trong thời kỳ đầu lịch sử của Mesopotamia. Những ghi chép này có thể tìm được trong các tấm đất sét của người Sumer được viết bằng chữ hình nêm có niên đại từ 3500 TCN đến 3200 TCN. Trong sự kết hợp với huyền thoại, người Sumer đã phát triển hình thức của thiên văn học hay chiêm tinh học và hình thức này đã phát triển trong suốt nền văn hóa Babylon. Vì thế, các vị thần hành tinh đóng một vai trò quan trọng. Nền thiên văn Babylon có vẻ đã tập trung nghiên cứu vào một nhóm các vì sao và chòm sao ví như sao Ziqpu. Những chòm sao này có thể được sưu tập từ một số nguồn sớm hơn. Sự phân loại mới nhất là phân loại Mỗi ba sao, nhắc đến các ngôi sao của Đế quốc Akkad, Amurru, Elam và những quốc gia khác. Hệ thống đánh số dựa trên cơ số 60 đã được sử dụng. Hệ thống này đã đơn giản hóa việc tính toán và ghi chép các con số lớn và nhỏ không thường được dùng. Những thiết bị hiện đại đã chia hình tròn thành 360 độ và lấy 60 phút làm thước đo chính là xuất phát từ hệ đếm này của người Sumer. Trong thế kỷ 8 TCN và thế kỷ 7 TCN, những nhà thiên văn học Babylon một cách tiếp cận đến thiên văn học bằng kinh nghiệm. Họ bắt đầu nghiên cứu và ghi chép hệ thống niềm tin của họ. Và các nhà thiên văn học đã quan tâm đến thiên nhiên ý tưởng của vũ trụ và bắt đầu dùng logic nội bộ với các hệ thống hành tinh được tiên đoán trước. Đây là một đóng góp quan trọng đối với thiên văn học và triết học của tự nhiên, vì thế vài học giả hiện đại đã đề cập cách tiếp cận như vậy là một cuộc cách mạng khoa học đầu tiên. Cách tiếp cận này đã được chấp nhận và phát triển trong thiên văn học Hy Lạp cổ đại cũng như thiên văn học Hy Lạp hóa. Những nguồn tiếng Latin và tiếng Hy Lạp kinh điển thường sử dụng thuật ngữ Chaldean để ám chỉ về các nhà thiên văn học của xứ Mesopotamia, những người được xét như là tu sĩ-thư lại chuyên môn hóa trong chiêm tinh học và những thể thức khác của tiên đoán. Chỉ có các mảnh của thiên văn học Babylon còn tồn tại, bao gồm lượng lớn các mảnh đất sét gồm nhật ký thiên văn, lịch thiên văn và các thủ tục. vì thế sự hiểu biết hiện tại về hệ thống hành tinh Babylon là trong tình trạng chắp vá. Thế nhưng những mảnh còn tồn tại này chứng tỏ người Babylon có "nỗ lực thành công của việc tìm kiếm những ghi chép toán học của hiện tượng thiên văn" đầu tiên. Và "những biến thể đi sau của thiên văn học văn học, trong thế giới Hy Lạp hóa, Ấn Độ, Hồi giáo và phương Tây... dựa vào nền thiên văn học Babylon bằng những cách chính gốc và kiên quyết". Những nguồn gốc của thiên văn học phương Tây có thể tìm thấy tại Mesopotamia và những nỗ lực của phương Tây trong các khoa học chính xác là sự kế tục trực tiếp của những nhà thiên văn học xuất hiện muộn hơn của Babylon. Sự hiểu biết hiện đại về nền thiên văn học của người Sumer là gián tiếp thông qua danh mục sao Babylon có niên đại từ 1200 TCN. Có một sự thật rằng tên của các ngôi sao xuất hiện trong tiếng Sumer đề xuất nên một cách tiếp cận liên tục đến đầu thời kỳ đồ đồng.