En 1781, el astrónomo inglés William Herschel descubrió un nuevo planeta (Urano), muchos sistemas de estrellas múltiples (grupos de dos o más estrellas que orbitan entre sí) y las nubes interestelares llamadas nebulosas. También estudió nuestra galaxia, la Vía Láctea, y sugirió que el universo contenía otras galaxias y otros sistemas solares.
A principios del siglo XIX se descubrieron los asteroides, los pequeños miembros rocosos de nuestro sistema solar. El primero de ellos, Ceres, fue descubierto por el padre Giuseppe Piazzi. Él era uno de los muchos observadores que buscaban un planeta entre Marte y Júpiter. Lo que los astrónomos descubrieron, en cambio, fue un cinturón de asteroides.
A mediados del siglo XIX, Gustav Kirchhoff y Johann Doppler desarrollaron la técnica de la espectroscopia, un método para descomponer la luz en sus componentes. La técnica ha permitido a los astrónomos determinar la composición química del Sol y otras estrellas, y para demostrar que las estrellas se están moviendo. Alrededor de este tiempo, otro astrónomo inglés, John Couch Adams y el astrónomo francés Urbain Jean Joseph Leverrier, trabajando de forma independiente, predijeron con exactitud la ubicación del planeta Neptuno más allá de la órbita de Urano.
