우주의 중심에 지구가 정지해 있고, 그 주위에서 달 · 태양 · 오행성(五行星) 및 여러 항성 이 개별의 천구(天球)상을 공전한다는 우주모형(宇宙模型). 즉, 지구중심설이다.

고대인이 직관적 · 정서적으로 대지는 고정되어 있고 하늘이 회전한다고 믿었던 16세기까지의 우주관이다.

고대 이집트 칼데아의 둥근천정설, 인도의 수미산설(須彌山說), 중국의 개천설(蓋天說), 그리스의 원형궤도설 등은 기하학적 및 운동학적 고찰을 가한 우주론이다.

천동설의 원형은 피타고라스의 코스모스(질서우주)이다.

그 기본이념은 완전성(구형), 존엄성(중심), 항상성(등속), 조화성(단순비)이다.

플라톤은 달 및 태양의 지속운행(遲速運行)을 설명하기 위해, 그 등속원운동의 궤도중심에서 지구를 제외한 아폴로니오스의 이심원설(離心圓說)을 채용했다.

아리스토텔레스는 행성의 역행(逆行)을 합리화하기 위해 한 겹의 행성에 여러 개의 천구를 설정하고, 각개의 회전을 합성하는 에우독소스의 동심구설(同心球說)을 채택했다.

천동설은 A.D. 2세기 프톨레마이오스의 주전원설(周轉圓說)에 의해 완성되었다.

지구를 중심으로 하는 주도원주(主導圓周)상을 전진(轉進)하는 주전원 위에 행성을 둠으로써, 2종의 등속원운동의 합성으로, 행성의 궤도가 루프곡선(환선)을 그린다는 내용이다.

이 설은 역학적 고찰이 거의 없는데도 불구하고 그리스도 교의(敎義)의 권위에 힘입어 16세기까지 정설로 믿어졌다.