Objev sluneční soustavy spadá do období zvaného „renesance“, kdy se filozofové rozhodli nepřipustit při budování vědeckého podniku nic jiného než pozorování a logiku a odmítnout tradici. Snad nejznámějším představitelem tohoto nového (a odvážného) přístupu je francouzský matematik, filozof a vědec René Descartes (1596-1650). Jeho výrok „cogito ergo sum“ (myslím, tedy jsem) je pro renesanční přístup symbolický. (Někteří poukazují na to, že nelze jen tak myslet, aniž bychom o něčem přemýšleli, takže není možné začít vědu čistou logikou. Každopádně Descartes to zkusil a dospěl ke spoustě zajímavých výsledků a také k několika dost podivným pojmům).
Všeobecné přijetí systému nebeských pohybů soustředěných na Slunce trvalo několik set let. Hlavní myšlenku sluneční soustavy navrhl polský astronom Mikuláš Koperník (1473-1543), který tvrdil, že „Slunce je středem vesmíru“ a planety se kolem něj pohybují po dokonalých kružnicích (ve své knize nazvané „O otáčení nebeských sfér“, napsané latinsky a vydané v roce 1543). Tím oživil starověkou myšlenku sahající až k řeckému filozofovi Aristarchovi (žil ~270 př. n. l.), který předpokládal, že Slunce je mnohem větší než Země a že středem vesmíru není Země, ale Slunce. (Nikdo tomu nevěnoval velkou pozornost, protože je jasné, že Slunce se hodně pohybuje: jednou denně po obloze, jednou ročně po hvězdách v různých výškách nad obzorem).
Německý astronom Johannes Kepler (1571-1630) podporoval Koperníkovu koncepci, že Slunce je ve středu, ale planetám dal eliptické dráhy se Sluncem v jednom z ohnisek každé elipsy, aby lépe popsal jejich složité pohyby. Přímá pozorování Galilea Galileiho (1564-1642), který ukázal, že Venuše má fáze jako Měsíc (pomocí dalekohledu, který vynalezl a sestrojil), rozhodla ve prospěch heliocentrické soustavy. (Církev s tím nesouhlasila. V roce 1616 zařadila Koperníkovu knihu na index zakázaných děl a nechala ji tam až do roku 1835. Také Galileo musel odvolat své učení a bylo mu zakázáno vyučovat a opouštět svůj domov).
Galileo byl jedním z největších mozků všech dob. Jak řekl francouzský filosof Yves Bonnefoy: „S Galileem přestal být Měsíc předmětem zbožňování a stal se předmětem vědeckého zkoumání.“ Další italský astronom Giovanni Domenico Cassini (1625-1721) (jehož jméno je spojeno s velkou mezerou mezi vnitřními a vnějšími prstenci Saturnu) určil velikost oběžné dráhy Země. Jeho hodnota byla jen o 7 procent nižší než současná (150 milionů km). Stanovil také velikost sluneční soustavy. (Aristarchos se při odhadu vzdálenosti ke Slunci spletl 20krát.)
Poté přišel Isaac Newton (1642-1727), který přenesl fyzikální zákony na sluneční soustavu. Isaac Newton vysvětlil, proč se planety pohybují tak, jak se pohybují, použitím svých pohybových zákonů a gravitační síly mezi libovolnými dvěma tělesy, přičemž nechal tuto sílu klesat se čtvercem vzdálenosti mezi oběma tělesy. (Kromě formulace pohybových zákonů Newton vymyslel pojem gravitační síly a nový druh matematiky pro výpočet pohybů planet. Tato matematika se dnes nazývá kalkulus. Nezávisle na něm ji vynalezl a dříve publikoval německý matematik Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), jehož zápis se dodnes používá v učebnicích. Newton také sestrojil první zrcadlový dalekohled k pozorování oblohy).
Poznání, že Slunce je ve středu soustavy a rotující planety se kolem něj pohybují po správných drahách podle Newtonových zákonů, se stalo základem pro další zkoumání „nebeské mechaniky“. Mnoho podrobností o pohybech zbývalo ještě dořešit. K tomu významně přispěli francouzští matematici a astronomové Pierre Simon de Pierre Simon Laplace (1749-1827), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) a Urbain Leverrier (1811-1877). (I v současnosti je nebeská mechanika aktivním oborem studia, protože k určení poloh planet za miliony let je zapotřebí množství výpočtů).
Anglický astronom Edmond Halley (1656-1742) si uvědomil, že komety jsou součástí soustavy (přinejmenším jedna z nich, Halleyova kometa, se stále vracela každých 75 let). Neptun, hlavní planeta, byl objeven až v roce 1846 (německým astronomem Johannem Galle na pokyn Leverriera); Pluto bylo objeveno v roce 1930. Mnozí astronomové se nyní domnívají, že Pluto je ve skutečnosti jen neobvykle velké těleso kometového typu (nebo spíše dvě tělesa) v „Kuiperově pásu“, kde jsou stovky či tisíce takových těles. Kuiperův pás je pojmenován po holandsko-americkém astronomovi Gerardu Kuiperovi (1905-1973), který významně přispěl k poznání satelitů vnějších planet.
Kromě toho existuje „Oortův oblak“, asteroidy a komety, které obklopují sluneční soustavu podobně jako hejno komárů obklopuje skupinu lidí na letním pikniku v Minnesotě. „Oortův oblak“, pojmenovaný po nizozemském astronomovi Janu Hendriku Oortovi (1900-1992), který navrhl jeho existenci (v roce 1950), je obrovské seskupení komet ve velké vzdálenosti od vnitřní sluneční soustavy. Slouží jako zdánlivě nevyčerpatelná zásobárna komet, které se přibližují ke Slunci (a stávají se tak krátkověkými). Předpokládá se, že komety, které křižují dráhu vnitřních planet, tak činí proto, že jejich dráhy byly narušeny gravitačním vlivem procházejících hvězd.
Dva zásadní objevy o našem světě patří k největším přínosům pro lidské myšlení: Stáří sluneční soustavy a zdroj energie Slunce. Oba spolu souvisejí, protože pouze energie jaderné fúze (při níž se hmota mění v energii) může pohánět Slunce tak dlouho, jak dlouho zahřívá naši domovskou planetu.
Objev zdroje energie Slunce – fúze jader vodíku (tj. protonů) za vzniku jader helia (tj. částic alfa) – vděčí za mnohé objevu radioaktivity (Antoine Becquerel a manželský tým Marie a Pierra Curieových); objevu protonu a proměnlivosti atomových jader (Ernest Rutherford); a poznání, že samotná hmota je projevem energie (Albert Einstein). Tyto objevy jsou dohromady staré méně než sto let. Koncept Slunce jako jaderné pece je poměrně dobře pochopen teprve od 30. let 20. století.