Descoperirea sistemului solar aparține perioadei numite „Renașterea”, când filozofii au decis să nu admită decât observația și logica în construirea întreprinderii științifice și să respingă tradiția. Poate că cel mai cunoscut exponent al acestei noi (și curajoase) abordări este matematicianul, filosoful și omul de știință francez René Descartes (1596-1650). Afirmația sa „cogito ergo sum” (gândesc, deci sunt) este simbolică pentru atitudinea Renașterii. (Unii au subliniat că nu poți gândi pur și simplu fără să te gândești la ceva, astfel încât este imposibil să începi știința cu logica pură. Oricum, Descartes a încercat și a ajuns la o mulțime de rezultate interesante, dar și la câteva noțiuni destul de ciudate).
Acceptarea generală a sistemului centrat pe Soare al mișcărilor cerești a durat câteva sute de ani. Ideea principală a sistemului solar a fost propusă de astronomul polonez Nicolaus Copernic (1473-1543), care a afirmat că „Soarele este centrul Universului” și a făcut ca planetele să se miște în jurul acestuia în cercuri perfecte (în cartea sa intitulată „Despre revoluția sferelor cerești”, scrisă în latină și publicată în 1543). Astfel, el a reînviat o idee străveche care datează de la filozoful grec Aristarchos (înflorit ~270 î.Hr.), care a sugerat că Soarele este mult mai mare decât Pământul și că acesta, și nu Pământul, se află în centrul universului. (Nimeni nu a acordat prea multă atenție acestui lucru, deoarece este evident că Soarele se mișcă foarte mult: o dată pe zi pe cer, o dată pe an printre stele la diferite înălțimi deasupra orizontului).
Astronomul german Johannes Kepler (1571-1630) a susținut conceptul copernican conform căruia Soarele se află în centru, dar a dat planetelor orbite eliptice, cu Soarele într-unul din focarele fiecărei elipse, pentru a descrie mai corect mișcările lor complicate. Observațiile directe ale lui Galileo Galilei (1564-1642), care a arătat că Venus are faze ca și Luna (cu ajutorul telescopului pe care l-a inventat și construit) au tranșat problema pentru sistemul heliocentric. (Biserica nu a fost de acord. Aceasta a pus cartea lui Copernic la indexul operelor interzise în 1616 și a lăsat-o acolo până în 1835. De asemenea, Galileo a trebuit să se dezică și i s-a interzis să mai predea și să își părăsească locuința).
Galileu a fost una dintre marile minți ale tuturor timpurilor. După cum a spus filozoful francez Yves Bonnefoy: „Odată cu Galileo, Luna a încetat să mai fie un obiect de adorație și a devenit un obiect de studiu științific”. Un alt astronom italian, Giovanni Domenico Cassini (1625-1721) (al cărui nume este asociat cu diferența mare dintre inelele interioare și exterioare ale lui Saturn) a determinat dimensiunea orbitei Pământului. Valoarea sa a fost cu doar 7 procente mai mică decât cea modernă (150 de milioane de km). El a stabilit, de asemenea, dimensiunea sistemului solar. (Aristarchus greșise cu un factor de 20 în estimarea distanței până la Soare).
Apoi a venit Isaac Newton (1642-1727) care a adus legile fizicii la sistemul solar. Isaac Newton a explicat de ce planetele se mișcă în felul în care o fac, aplicând legile sale de mișcare și forța de gravitație dintre două corpuri oarecare, lăsând ca forța să scadă cu pătratul distanței dintre cele două corpuri. (Pe lângă formularea legilor mișcării, Newton a inventat conceptul de forță gravitațională și un nou tip de matematică pentru a calcula mișcările planetare. Matematica se numește acum calcul. Ea a fost inventată în mod independent, și publicată mai devreme, de matematicianul german Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), a cărui notație este folosită și astăzi în manualele școlare. Newton a construit, de asemenea, primul telescop reflectorizant cu care să cerceteze cerul).
Cunoașterea faptului că Soarele se află în centrul sistemului, iar planetele care se rotesc se deplasează în jurul acestuia pe orbitele lor corespunzătoare, urmând legile lui Newton, a devenit baza pentru explorarea ulterioară a „mecanicii celeste”. Multe detalii ale mișcărilor au rămas să fie puse la punct. Contribuții importante au venit din partea matematicienilor și astronomilor francezi Pierre Simon de Pierre Simon Laplace (1749-1827), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) și Urbain Leverrier (1811-1877). (Chiar și în prezent, mecanica celestă este un domeniu de studiu activ, din cauza cantității de calcule necesare pentru a calcula pozițiile planetare pentru milioane de ani).
Astronomul englez Edmond Halley (1656-1742) și-a dat seama că cometele fac parte din sistem (cel puțin una dintre ele, cometa Halley, a continuat să revină la fiecare 75 de ani). Neptun, o planetă majoră, a fost descoperită abia în 1846 (de către astronomul german Johann Galle, urmând instrucțiunile lui Leverrier); Pluto a fost descoperit în 1930. Mulți astronomi cred acum că Pluto este de fapt doar un corp neobișnuit de mare de tip cometă (sau mai degrabă două corpuri) din „Centura Kuiper”, cu sute sau mii de astfel de corpuri. Centura Kuiper își ia numele de la astronomul american de origine olandeză Gerard Kuiper (1905-1973), care a adus numeroase contribuții la cunoașterea sateliților planetelor exterioare.
În plus, există „norul Oort”, asteroizi și comete care înconjoară sistemul solar așa cum un roi de țânțari înconjoară un grup de oameni aflați la un picnic vara, în Minnesota. „Norul Oort”, numit astfel după astronomul olandez Jan Hendrik Oort (1900-1992), care a propus existența sa (în 1950), este un imens ansamblu de comete aflate la mare distanță de sistemul solar intern. El servește drept rezervor aparent inepuizabil pentru cometele care se apropie de Soare (și care, prin urmare, devin de scurtă durată). Se crede că cometele care traversează traiectoria planetelor interioare o fac, deoarece orbitele lor au fost perturbate de influența gravitațională a stelelor care trec pe lângă ele.
Două descoperiri fundamentale despre lumea noastră se numără printre cele mai mari contribuții la gândirea umană: Vârsta sistemului solar și sursa de energie a Soarelui. Cele două sunt legate, deoarece numai energia fuziunii nucleare (prin care masa este transformată în energie) poate alimenta Soarele atât de mult timp cât acesta a încălzit planeta noastră.
Descoperirea sursei de energie a Soarelui – fuziunea nucleelor de hidrogen (adică protoni) pentru a face nuclee de heliu (adică particule alfa) – se datorează în mare parte descoperirii radioactivității (de către Antoine Becquerel și echipa de soți Marie și Pierre Curie); descoperirii protonului și a mutabilității nucleelor atomice (de către Ernest Rutherford); și conștientizării faptului că masa însăși este o manifestare a energiei (de către Albert Einstein). Împreună, aceste descoperiri au mai puțin de un secol. Conceptul Soarelui ca un cuptor nuclear a fost înțeles rezonabil de bine abia din anii 1930.