El descubrimiento del sistema solar pertenece al periodo llamado «Renacimiento», cuando los filósofos decidieron no admitir más que la observación y la lógica en la construcción de la empresa científica, y rechazar la tradición. Quizá el exponente más conocido de este nuevo (y valiente) enfoque sea el matemático, filósofo y científico francés René Descartes (1596-1650). Su afirmación «cogito ergo sum» (pienso luego existo) es un símbolo de la actitud renacentista. (Algunos han señalado que no se puede pensar sin pensar en algo, por lo que es imposible iniciar la ciencia con la lógica pura. De todos modos, Descartes lo intentó y llegó a muchos resultados interesantes, y también a algunas nociones bastante extrañas).
La aceptación general del sistema de movimientos celestes centrado en el sol tardó varios cientos de años. La idea principal del sistema solar fue propuesta por el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543), quien dijo que «el Sol es el centro del Universo» e hizo que los planetas se movieran a su alrededor en círculos perfectos (en su libro titulado «Sobre la revolución de las esferas celestes», escrito en latín y publicado en 1543). De este modo, revivió una antigua idea que se remonta al filósofo griego Aristarco (florecido en el año 270 a.C.), quien sugirió que el Sol es mucho más grande que la Tierra y que es él, y no la Tierra, quien se encuentra en el centro del universo. (Nadie prestó mucha atención a esto, ya que es evidente que el Sol se mueve mucho: una vez al día por el cielo, una vez al año por las estrellas a diferentes alturas sobre el horizonte).
El astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) apoyó el concepto copernicano de que el Sol está en el centro, pero dio a los planetas órbitas elípticas, con el Sol en uno de los focos de cada elipse, para describir más correctamente sus complicados movimientos. Las observaciones directas de Galileo Galilei (1564-1642), que demostró que Venus tiene fases como la Luna (utilizando el telescopio que inventó y construyó) zanjaron el asunto para el sistema heliocéntrico. (La Iglesia no estaba de acuerdo. Puso el libro de Copérnico en el índice de obras prohibidas en 1616, y lo dejó allí hasta 1835. Además, Galileo tuvo que retractarse y se le prohibió enseñar y salir de su casa).
Galileo fue una de las grandes mentes de todos los tiempos. Como dijo el filósofo francés Yves Bonnefoy: «Con Galileo, la Luna dejó de ser un objeto de adoración para convertirse en un objeto de estudio científico». Otro astrónomo italiano, Giovanni Domenico Cassini (1625-1721) (cuyo nombre se asocia a la gran separación entre los anillos interiores y exteriores de Saturno) determinó el tamaño de la órbita de la Tierra. Su valor era sólo un 7% inferior al actual (150 millones de km). También estableció el tamaño del sistema solar. (Aristarco se había equivocado por un factor de 20 al estimar la distancia al Sol).
Luego llegó Isaac Newton (1642-1727), que aportó las leyes de la física al sistema solar. Isaac Newton explicó por qué los planetas se mueven como lo hacen, aplicando sus leyes del movimiento, y la fuerza de gravitación entre dos cuerpos cualesquiera, dejando que la fuerza disminuya con el cuadrado de la distancia entre los dos cuerpos. (Además de formular las leyes del movimiento, Newton inventó el concepto de fuerza gravitatoria y un nuevo tipo de matemáticas para calcular los movimientos planetarios. Esta matemática se llama ahora cálculo. El matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), cuya notación aún se utiliza en los libros de texto, la inventó de forma independiente y la publicó antes. Newton también construyó el primer telescopio reflector para observar el cielo).
Saber que el Sol está en el centro del sistema y que los planetas en rotación se mueven a su alrededor en sus órbitas propias siguiendo las leyes de Newton se convirtió en la base para la exploración posterior de la «mecánica celeste». Quedaban por resolver muchos detalles de los movimientos. Los matemáticos y astrónomos franceses Pierre Simon de Pierre Simon Laplace (1749-1827), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) y Urbain Leverrier (1811-1877) realizaron importantes aportaciones. (Incluso ahora la mecánica celeste es un campo de estudio activo, debido a la cantidad de cálculos que se necesitan para calcular las posiciones planetarias durante millones de años).
El astrónomo inglés Edmond Halley (1656-1742) se dio cuenta de que los cometas forman parte del sistema (al menos uno de ellos, el cometa Halley, seguía regresando cada 75 años). Neptuno, un planeta mayor, no fue descubierto hasta 1846 (por el astrónomo alemán Johann Galle, siguiendo instrucciones de Leverrier); Plutón se encontró en 1930. Muchos astrónomos piensan ahora que Plutón es en realidad un cuerpo de tipo cometa (o más bien dos cuerpos) inusualmente grande en el «Cinturón de Kuiper», con cientos o miles de cuerpos de este tipo. El Cinturón de Kuiper toma su nombre del astrónomo holandés-estadounidense Gerard Kuiper (1905-1973), que hizo muchas contribuciones al conocimiento de los satélites de los planetas exteriores.
Además, existe la «nube de Oort», asteroides y cometas que rodean el sistema solar como un enjambre de mosquitos rodea a un grupo de personas en un picnic en verano, en Minnesota. La «Nube de Oort», llamada así por el astrónomo holandés Jan Hendrik Oort (1900-1992) que propuso su existencia (en 1950), es un enorme conjunto de cometas a gran distancia del sistema solar interior. Sirve de depósito aparentemente inagotable para los cometas que se acercan al Sol (y que, por tanto, tienen una vida corta). Se cree que los cometas que se cruzan en el camino de los planetas interiores lo hacen porque sus órbitas fueron perturbadas por la influencia gravitacional de las estrellas que pasan.
Dos descubrimientos fundamentales sobre nuestro mundo se encuentran entre las mayores contribuciones al pensamiento humano: La edad del sistema solar y la fuente de energía del Sol. Ambos están relacionados, porque sólo la energía de la fusión nuclear (por la que la masa se convierte en energía) puede alimentar al Sol durante todo el tiempo que ha calentado nuestro planeta.
El descubrimiento de la fuente de energía del Sol -la fusión de núcleos de hidrógeno (es decir, protones) para crear núcleos de helio (es decir, partículas alfa)- debe mucho al descubrimiento de la radiactividad (por parte de Antoine Becquerel y el equipo de esposos Marie y Pierre Curie); al descubrimiento del protón y de la mutabilidad de los núcleos atómicos (por parte de Ernest Rutherford); y a la constatación de que la propia masa es una manifestación de energía (por parte de Albert Einstein). En conjunto, estos descubrimientos tienen menos de un siglo de antigüedad. El concepto del Sol como horno nuclear sólo se conoce razonablemente bien desde la década de 1930.