גם בימי קדם, בהתבוננות בשמיים זרועי הכוכבים, אנשים שמו לב שבמהלך היום השמש, ובשמי הלילה - כמעט כל הכוכבים - חוזרים על דרכם מדי פעם. זה הצביע על כך שיש שתי סיבות לתופעה זו. או שכדור הארץ מסתובב סביב השמש על רקע שמים זרועי כוכבים קבועים, או שהשמים מסתובבים סביב כדור הארץ. נראה כי קלאודיוס תלמי, אסטרונום יווני עתיק, מדען וגיאוגרף מצטיין, פתר את הבעיה בכך ששכנע את כולם שהשמש והשמים סובבים סביב כדור הארץ ללא תנועה. למרות העובדה שהמערכת הגיאוצנטרית לא הצליחה להסביר הרבה תופעות אסטרונומיות, הם השלימו עם זה.
המערכת ההליוצנטרית, המבוססת על גרסה אחרת, זכתה להכרה במאבק ארוך ודרמטי. ג'ורדנו ברונו מת על המוקד, גלילאו הקשיש זיהה את ה"נכונות" של האינקוויזיציה, אבל "… אחרי הכל, היא מסתובבת!"
היום, סיבוב כדור הארץ סביב השמש נחשב מוכח לחלוטין. בפרט, התנועה של הפלנטה שלנו במסלול circumsolarמוכח על ידי סטייה של אור כוכבים ותזוזה פרלקטית עם מחזוריות השווה לשנה. כיום נקבע כי כיוון הסיבוב של כדור הארץ, ליתר דיוק, מרכז הבארי שלו, לאורך המסלול עולה בקנה אחד עם כיוון הסיבוב שלו סביב צירו, כלומר הוא מתרחש ממערב למזרח.
ישנן עובדות רבות המצביעות על כך שכדור הארץ נע בחלל במסלול מורכב מאוד. סיבוב כדור הארץ סביב השמש מלווה בתנועתו סביב הציר, קדנציה, תנודות תזונתיות וטיסה מהירה יחד עם השמש בספירלה בתוך הגלקסיה, שגם היא אינה עומדת במקום.
הסיבוב של כדור הארץ סביב השמש, כמו כוכבי לכת אחרים, עובר במסלול אליפטי. לכן, פעם בשנה, ב-3 בינואר, כדור הארץ קרוב ככל האפשר לשמש ופעם אחת, ב-5 ביולי, הוא מתרחק ממנה במרחק הגדול ביותר. ההבדל בין פריהליון (147 מיליון ק"מ) לאפליון (152 מיליון ק"מ), בהשוואה למרחק מהשמש לכדור הארץ, קטן מאוד.
בתנועה לאורך מסלול סביב השמש, כוכב הלכת שלנו עושה 30 ק"מ לשנייה, וסיבוב כדור הארץ סביב השמש הושלם תוך 365 ימים ו-6 שעות. זוהי השנה המכונה כוכבית, או כוכבית. מטעמי נוחות מעשית, נהוג לשקול 365 ימים בשנה. 6 השעות ה"נוספות" ב-4 שנים מסתכמות ב-24 שעות, כלומר עוד יום אחד. ימים אלו (ריצה, נוספים) מתווספים לפברואר אחת ל-4 שנים. לכן, בלוח השנה שלנו, 3 שנים כוללות 365 ימים, ושנה מעוברת - השנה הרביעית, מכילה 366 ימים.
ציר הסיבוב של כדור הארץ עצמו נוטה למסלולמטוס ב-66.5 מעלות. בהקשר זה, במהלך השנה, קרני השמש נופלות על כל נקודה על פני כדור הארץ מתחת ל-
פינות. לפיכך, בתקופות שונות של השנה, נקודות בהמיספרות שונות של כדור הארץ מקבלות בו-זמנית כמות לא שווה של אור וחום. בגלל זה, בקווי רוחב ממוזגים, לעונות השנה יש אופי בולט. במקביל, לאורך כל השנה, קרני השמש בקו המשווה נופלות על כדור הארץ באותה זווית, כך שעונות השנה שם שונות מעט זו מזו, היא צונחת לקו הרוחב של 23.5°. לכן, החל מקו המשווה עד 66.5°, היום הופך ארוך יותר מהלילה. מצפון לקו הרוחב 66.5° הוא היום הקוטבי.
