人們自古就注意到了金星、木星、水星、火星、土星五大行星在天上的運動。古代巴比倫人已經相當準確地知道行星的公轉週期，並把觀測到的運動用經驗公式表示出來。中國也很早就測定了行星的公轉週期和會合週期，在馬王堆出土的帛書中就有這方面的記載。
稍後，希臘人用幾何方法來解釋行星的運動，公元二世紀時出現的托勒密地心體系就是這些學說的代表。這個體系在歐洲天文學中統治了14個世紀之久，直到哥白尼的日心體系出現後，才把被顛倒了的太陽和地球的位置重新顛倒過來。不過，哥白尼也還未能擺脫圓周運動的舊觀念。
十七世紀初期，克卜勒系統地分析了第谷的觀測結果，發現行星繞太陽執行的軌道不是圓，而是橢圓，並歸納出著名的行星運動三大定律。他相當準確地揭示了行星運動的規律。根據這些定律已能解釋當時所知的行星運動現象，但是克卜勒定律畢竟只是對行星運動現象的概括描述，還不能對這種現象作出動力學的解釋。克卜勒本人也發現，他的理論並不能滿意地解釋木星和土星的運動。
2023年，牛頓發現了著名的萬有引力定律，為行星運動現象作出動力學的解釋。按照牛頓的理論，行星若只受太陽引力的作用，則它的運動就遵循克卜勒定律，只是克卜勒第三定律還應作微小的修正。實際上，行星不僅受到太陽引力的作用，而且還受到其他行星引力的影響，所以行星的運動情況相當複雜。直到今天，人們還不能得到行星運動方程的嚴格解。
在十八、十九世紀，由於航海定位等實用需要，一些國家先後出版天文航海曆書，加上分析方法的發展，建立行星運動方程近似解的分析理論就成為當時天體力學的乙個主要課題。很多傑出的數學家都在這方面進行研究，並取得很大的成就。
在太陽系中，太陽質量比行星大千倍以上，因而太陽對行星的引力遠比行星相互問的引力大。在求行星運動方程的近似解時，通常可從二體問題出發，研究真實軌道運動對橢圓運動的偏離，求出攝動的分析表示式。這樣，不但便於計算行星在較長時間內的具體位置，也可以了解行星軌道運動的一些性質。
行星運動理論是編制行星曆表的基礎。拉格朗日確立了研究行星運動的方法。他把行星的真實軌道看作是一系列不斷變動的橢圓，並推導出橢圓軌道要素隨時問變化的微分方程組，可以用逐次近似法將這方程組進行積分而得到軌道要素的分析表示式。
在這些表示式中，含有和時間成正比的項，稱為長期項或長期攝動。長期項反映出軌道要素的變化趨勢。其中，半長徑和偏心率的長期攝動，在研究太陽系穩定性方面佔重要地位。表示式中其他各項都是關於時間的週期函式。它們又可分為短週期項和長週期項。如果兩行星的平均角速度和的比值很接近簡單分數，就會出現週期很長且係數特大的長週期攝動。在木星和土星的相互攝動中就出現這種情況。
計算行星位置更方便的方法是直接研究行星座標的攝動。在這類方法中，最有名的是拉普拉斯和紐康的方法。十九世紀紐康建立的內行星運動理論，兼有軌道要素攝動和球座標攝動法的特點，把軌道要素表示為時間的多項式，求出相應的橢圓座標後，再加上黃經、黃緯和向徑的週期攝動。直到現在，各國天文年曆仍然根據紐康理論編算內行星的曆表。用漢森方法研究大行星運動也很有效。這種方法假定行星在密切平面上作橢圓運動，計算其平近點角、向徑和軌道下面的攝動。希爾用漢森方法建立了木星和土星的運動理論。
大型快速計算機的出現，使數值方法得到廣泛的應用。2023年埃克特等對五顆外行星的運動方程同時進行數值積分，計算了它們在1653～2023年間的日心座標，這套歷表現在為各國天文年曆所採用。其後又陸續出現了多種更為精密的數值曆表，供行星際探制使用。
克萊門斯最早利用電子計算機研究行星普遍攝動來建立火星理論。他根據經典的漢森方法，利用電子計算機演算，考慮到二階和部分三階攝動，精度已能符合現代觀測的要求。以後，考慮電子計算機的特點，在方法上又有新的發展。比如，用迭代法代替經典的、按攝動天體質量展開的方法，可使逐次近似過程最大程度自動化，並達到較高的精度。
近二十年來，空間技術的發展和雷達、雷射測距在行星定位上的應用，為研究行星運動積累了大量豐富精確的觀測資料，同時也向理論工作提出了更高的要求。特別是新的天文常數系統的採用和行星質量系統的重新測定，使革新現有的行星運動理論和行星曆表成為當務之急。近年來在這方面已有不少成就，其中包括用軌道要素攝動法建立的文字理論和用穆森的座標攝動法建立的半分析理論等。
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