大约是公元前1830年~公元前1531年，当时的目的主要是利用占星学来占卜天气、农作物的收成以及大自然和人类的一切变化。一直到了纪元前六百多年前，占星学才由以巴比伦为都建立美索不达米亚大王国的迦勒底人作有系统的归纳及整理。当时是用肉眼来观察天体的运行，而迦勒底人对於数学及历法有其独到的成就，我们现在所使用的历法就是当时迦勒底人的占星师所创制的。现代西方文化中，结婚典礼之后的蜜月旅行，也是他们首先采行的，这是一种占星学的仪式，意义是共同开创幸福之门。
而到亚述帝国时期（公元前1530年~公元前612年）就已经出现了大型星占文献《征兆结集》。生辰星占学出现较晚，这类文献在波斯入侵时期（公元前539年~公元前331年）已见使用，但专家相信它发源于新巴比伦王朝时期（公元前611年~公元前540年），后来以"迦勒底星占学"(cy)之名盛行于世。接着就开始了"希腊化时代"，星占学也得到长足发展。
纪元前五世纪，巴比伦人把黄道分成十二个30度的宫位，而目前已知最早的占星图出现於纪元前409年。后来希腊人将太阳，月亮及太阳系诸行星应对於古希腊神话中的神只。而后来这些希腊天神的拉丁文名字成为后世占星学所采用。根据不同星星的样子，美索不达米亚人给不同的星星设计了不同的含义和神性。例如，火星发出独特的红光，就被认为是热烈、暴躁和血腥的，它被认为代表了战争（它在不同文化中的含义不同，对巴比伦人和希腊人都意味着战神，罗马人称它叫“马尔斯”）。又例如金星，它比天空中其他的星星都明亮，但是它会突然消失6个星期，因此被认为集爱、忠诚和变幻无常为一身。而土星，因为它距离我们最远，比其他肉眼可以观测到的行星运转得都慢，人们总是把它与邪恶、衰老、失望和死亡联系在一起。当时知道的只有5颗我们可以用肉眼看到的行星。它们是水星、金星、火星、木星和土星。当时认为这些行星和月亮、太阳一样，都围绕地球运转，而地球则是我们宇宙的中心。
除了观测到宇宙中星相的多种变化之外，巴比伦观测天空的人还试图把他们看到的天空中的景象与地球上发生的事件联系起来，例如地震、洪水或其他自然灾害等。他们认为宇宙中的万物都是相互联系的，所以它们也一定能反映或预测地球上发生的事件。例如，彗星的出现是所有天文现象中最罕见的。它的出现可能预示着重大事件的发生，例如国王的去世等。而一些比较常见的天文现象，例如月蚀、日食，或是月亮周围出现光晕等带来的灾难就不会那么大，但也预示了诸如饥荒、洪水、暴风雨或是疾病流行等。
即便是最基本的占星术也是占卜中的一部分。占星者观测天文现象，根据重复发生的现象作出预测。但是与今天的占星者不同，古代的占星者只为国王或整个社会提供这种预测，而不针对个人。而巴比伦占星术的最大特征，是将占星术直接用于揭示个人祸福，这在世界文明史上也是唯一的特例。正是因为它对个人的启示性，在亚历山大大帝彻底毁灭巴比伦城后，占星术却被带进了古埃及和地中海文明圈，继续发扬光大，成为贵族和教皇的宠儿。即使在现在，西方发达的实证主义环境中，占星术依然占据一席之地。
星占学在古代其实就就是天文学。直到文艺复兴时期以及再往后的一些年代，星占学家和天文学家还是无法区分，他们从来就是同一种人。在现在，显然有些不太一样了，这两个字的希腊词根虽然都一样，都是“aron"(星星），但是他们的含义并不相同。天文学是一种对天文现象、对行星、月亮、彗星等等天体进行的科学研究，占星学所侧重的是研究天体现象对人类社会施加的影响并以此为基础进行预测。
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