天體力學的一個分支，研究如何利用攝動理論和天體力學數值方法編制各種天體的具體曆表，預報各種天象，編算天文年曆，同時還研究和建立天文常數系統。
天體曆表是根據天體的運動理論和由觀測資料確定的軌道要素來計算的。如果對某些天體，例如對於新發現的天體（彗星或小行星等）的軌道事先一無所知，那就要及時地利用為數不多的觀測資料定出其初步的軌道，這項工作就是軌道計算。在此基礎上再利用盡可能多的可靠觀測資料來不斷修正原定的軌道。其一般原理理是：根據天體的運動理論和近似的軌道要素計算出天體的理論位置，並與觀測資料比較，得出差值，然後利用最小二乘法求出其軌道要素修正值，定出更精確的軌道要素以及同觀測有關的其他天文常數，如地球的軌道要素、攝動行星的質量、太陽視差和章動常數等。這項工作就是軌道改進。一個比較著名的實例是：1917年F.E.羅斯利用1751～1912年的9，000多個觀測資料改進瞭紐康的火星運動理論，對火星除半長徑以外的其他五個軌道要素和金星質量的參數做瞭修正，使火星歷表的精度大為提高。紐康原來的軌道要素加上F.E.羅斯的改正值，就成為1922年以後各國天文年歷計算火星歷表所采用的軌道要素。
歷書天文學還研究如何從觀測資料確定一些最基本的天文常數和如何建立既精確又合理的天文常數系統的問題，例如確定天文單位和大行星質量。天文單位是太陽系的基本量度單位，它過去是利用小行星愛神星沖日、金星凌日或地內行星的觀測資料得出的。六十年代以後，隨著雷達天文方法和激光技術的發展，可以直接精確測定天文單位。大行星的質量直接關系到太陽、月球和行星歷表的精度，通常由分析大行星對另一大行星、小行星、彗星或大行星的衛星的攝動影響來確定其質量。