Modul în care se mișcă planetele este una dintre primele întrebări cu care s-au confruntat oamenii de știință antici în încercarea de a determina regulile universului. Teoriile timpurii au postulat că Pământul era centrul universului și toate obiectele cerești orbitează în jurul lui. Odată cu descoperirile lui Galileo, s-a dezvăluit că Soarele, nu Pământul, era centrul sistemului nostru solar, iar planetele s-au deplasat în jurul lui cu viteze și unghiuri diferite. Teoriile de astăzi despre mișcarea planetară se bazează pe lucrările astronomului german din secolul al XVI-lea Johannes Kepler.
Folosind munca mentorului său, Tycho Brahe, ca bază pentru teoriile sale, Kepler a schimbat lumile astronomiei și fizicii prin cele trei legi ale mișcării planetare. Deși la acea vreme se cunoșteau doar șase planete, teoriile sale au fost confirmate mai mult de un secol mai târziu de Newton și au rezistat bine de peste 400 de ani. Deși teoriile sale sunt oarecum derutante pentru non-astronom, ele au schimbat foarte mult câmpul de joc pentru lumea științei planetare.
Prima lege pe care a determinat-o Kepler a fost că mișcarea planetară este mai degrabă eliptică decât ciclică. În loc să se miște într-un model circular în jurul Soarelui, fiecare planetă se mișcă pe o orbită de formă ovală. Această lege era în total dezacord cu teoriile predominante ale mișcării planetare care existau încă de pe vremea lui Aristotel, dar dovezile științifice copleșitoare au dovedit în cele din urmă noua teorie a lui Kepler a fi adevărată.
A doua lege a lui Kepler se referă la viteza cu care planetele se mișcă în timp ce își urmăresc orbita. Planetele își schimbă viteza în raport cu poziția lor față de soare; când sunt mai aproape accelerează, iar când sunt mai departe încetinesc. A doua lege a lui Kepler spune că pe perioade egale de timp, o planetă se va deplasa la aceeași distanță. Practic, distanța pe care ar parcurge-o într-o lună este mai mare, dar cu o viteză mai mare când este aproape de soare, în timp ce departe de soare s-ar deplasa mai lent, dar ar avea mai puțină distanță de parcurs. Conform acestei legi a mișcării planetare, viteza echilibrează distanța, astfel încât o planetă va acoperi aproape întotdeauna aceeași distanță într-o anumită perioadă de timp.
A treia lege a mișcării planetare pe care a ghicit-o Kepler este mai matematică și mai complicată în natură. În timp ce primele două legi se referă la modul în care o planetă se mișcă în raport cu Soarele, a treia lege compară mișcările unei planete față de alte planete. Practic, dacă pătrați timpul necesar unei planete pentru a finaliza o orbită și o împărțiți la distanța medie în cuburi a planetei la Soare, veți găsi un raport aproape identic pentru fiecare planetă. Aceasta înseamnă că timpul de orbită al unei planete este direct proporțional cu cât de mare este orbita, deci raportul este aproape exact același, indiferent de planeta descrisă.
Mișcarea planetară ajută la descrierea regulilor sistemului solar, dar utilitatea sa nu se oprește aici. Pe lângă faptul că explică modul în care se mișcă planetele, îi ajută și pe oamenii de știință moderni să determine modelele de orbită ale sateliților și ale altor obiecte create de om introduse în spațiu. Legile lui Kepler au ajutat, de asemenea, la explicarea modelului de orbită al noilor planete care tocmai au fost descoperite prin tehnologie avansată, chiar dacă nu le putem observa vizual.