A arqueoastronomia é o estudo da prática da astronomia em civilizações e sociedades da pré-história e da antiguidade.

Em particular a arqueoastronomia estuda a evidência arqueológica de conhecimentos e cultos astronómicos que não foram preservados no registo escrito ou a incorporação de motivações astronómicas na implantação e/ou orientação dos monumentos. Os sítios estudados até hoje incluem a Europa Ocidental, a antiga meso-América, o antigo Egipto e as civilizações clássicas do Mediterrâneo. Mais recentemente a Arqueoastronomia tem incorporado as contribuições da etnografia e da antropologia.

Esta disciplina (ou interdisciplina) teve a sua origem nos trabalhos de Sir Norman Lockyer, embora as referências sobre possíveis conecções astronómicas de Stonehenge datem de 1740, lançadas pelo antiquário William Stukeley. Lockyer para além de verificar alguns alinhamentos de Stonehenge, em 1901, publicou em 1894 no livro The Dawn of Astronomy os seus resultados sobre o estudo de alinhamentos em templos do antigo Egipto.

Nos anos cinquenta e sessenta do séc. XX Alexander Thom introduziu a análise estatística no estudo dos monumentos megalíticos britânicos. Muito embora algumas das suas conclusões tenham sido, entretanto, abandonadas deve-se a este investigador (que mais tarde contou com a colaboração do seu filho Archibald) a introdução de uma nova metodologia, que tem sido extensivamente utilizada.

A Arqueoastronomia pretende oferecer aos arqueólogos uma ferramenta suplementar para a análise de padrões na localização e orientação dos monumentos, o que permite estudar o relacionamento entre culturas, justificar motivações e, em certos casos particulares, oferecer inclusivamente uma forma independente de datação.

Hoje alguns especialistas defendem que o termo arqueoastronomia não será o mais adequando para perfilhar estudos de orientação de monumentos e sítios arqueológicos. Isto porque a motivação dos construtores nem sempre é astronómica, como se demonstra em diversos casos. Em sua substituição alguns estudiosos propõem mesmo o uso do termo arqueotopografia, de forma a alargar o âmbito do estudo para as relações espaciais entre o local e a orientação do monumento com os aspectos topográficos da região.