De forna Mayaerna var ivrig astronomer och spelade in och tolkade alla aspekter av himlen. De trodde att gudarnas vilja och handlingar kunde läsas i stjärnorna, månen och planeterna, så de ägnade tid åt att göra det, och många av deras viktigaste byggnader byggdes med astronomi i åtanke. Solen, månen och planeterna - i synnerhet Venus - studerades av Maya.
Maya-astronomiens storhetstid var under 800-talet e.Kr., och Maya dagvakter publicerade astronomiska tabeller som spårade rörelserna från himmelkropparna på väggarna i en speciell struktur i Xultun, Guatemala i början av 900-talet. Tabellerna finns också i Dresden Codex, en barkpappersbok skriven om 1500-talet CE. Även om Mayakalendern till stor del baserades på den forntida mesoamerikanska kalendern som skapades åtminstone så tidigt som 1500 f.Kr., korrigerades och upprätthölls Maya-kalendrar av specialiserade astronomiska observatörer. Arkeolog Prudence Rice har hävdat att Maya till och med strukturerade sina regeringar baserat delvis på kraven för att spåra astronomi.
Maya trodde att jorden var centrum för alla saker, fasta och orörliga. Stjärnorna, månarna, solen och planeterna var gudar; deras rörelser tolkades som gudar som reser mellan jorden, underjorden och andra himmelmål. Dessa gudar var starkt involverade i mänskliga angelägenheter, och deras rörelser följdes noggrant. Många händelser i Maya-livet planerades att sammanfalla med vissa himmelska stunder. Till exempel kan ett krig försenas tills gudarna var på plats, eller en härskare kan stiga till tronen i en Maya-stadsstat endast när en viss planet var synlig på natthimlen.
Solen var av yttersta vikt för den forntida Maya. Maya solguden var Kinich Ahau. Han var en av de mer kraftfulla gudarna i Maya-panteonet, betraktat som en aspekt av Itzamna, en av Mayas skapargudar. Kinich Ahau skulle lysa på himlen hela dagen innan han förvandlade sig till en jaguar på natten för att passera genom Xibalba, Mayan underjorden. I en berättelse i Quiche Maya-rådets bok som heter Popol Vuh, förvandlar hjältvillingarna Hunaphu och Xbalanque sig till solen och månen.
Vissa Maya-dynastier påstod sig härstamma från solen. Mayorna var experter på att förutsäga solfenomen som förmörkelser, solstice och jämvikt, samt bestämma när solen nådde sin topp.
Månen var nästan lika viktig som solen för den forna Maya. Maya-astronomer analyserade och förutspådde månens rörelser med stor noggrannhet. Liksom med solen och planeterna hävdade ofta Maya-dynastier att ha kommit från månen. Maya-mytologin förknippade månen generellt med en jungfru, en gammal kvinna och / eller en kanin.
Den primära Maya-mångudinnan var Ix Chel, en kraftfull gudinna som kämpade med solen och fick honom att gå ner i underjorden varje natt. Även om hon var en fruktansvärd gudinna, var hon också beskyddande för förlossning och fertilitet. Ix Ch'up var en annan mångudinna som beskrivs i några av kodarna; hon var ung och vacker och kan ha varit Ix Chel i sin ungdom eller i en annan form. Ett måneobservatorium på ön Cozumel verkar markera förekomsten av månens stillastående, månens olika rörelse genom himlen.
Maya var medvetna om planeterna i solsystemet - Venus, Mars, Saturnus och Jupiter - och spårade deras rörelser. Den viktigaste planeten överlägset till Maya var Venus, som de förknippade med krig. Strider och krig skulle arrangeras för att sammanfalla med Venus rörelser, och fångade krigare och ledare skulle likaså offras enligt Venus position på natthimlen. Maya registrerade omsorgsfullt rörelserna i Venus och bestämde att dess år i förhållande till jorden, inte solen, var 584 dagar lång, nära tillnärmningen de 583,92 dagar som modern vetenskap har bestämt.
Liksom planeterna rör sig stjärnorna över himlen, men till skillnad från planeterna förblir de i position relativt varandra. För Maya var stjärnorna mindre viktiga för deras mytos än solen, månen, Venus och andra planeter. Stjärnorna växlar emellertid säsongsmässigt och användes av Maya-astronomer för att förutsäga när säsongerna skulle komma och gå, vilket var avgörande för jordbruksplaneringen. Till exempel uppstår stigningen av Pleiaderna på natthimlen ungefär samtidigt som regnen kommer till Maya-regionerna i Centralamerika och södra Mexiko. Stjärnorna var därför av mer praktisk användning än många andra aspekter av Mayas astronomi.
Många viktiga Maya-byggnader, såsom tempel, pyramider, palats, observatorier och bollplaner, lades ut i enlighet med astronomi. Tempel och pyramider, i synnerhet, utformades på ett sådant sätt att solen, månen, stjärnorna och planeterna skulle vara synliga uppifrån eller genom vissa fönster vid viktiga tider på året. Ett exempel är observatoriet i Xochicalco, som, även om det inte betraktades som en uteslutande Maya-stad, verkligen hade Maya-inflytande. Observatoriet är en underjordisk kammare med ett hål i taket. Solen lyser genom detta hål under större delen av sommaren men är direkt uppe på 15 maj och 29 juli. På dessa dagar skulle solen direkt upplysa en illustration av solen på golvet, och dessa dagar var viktiga för Maya präster. Andra möjliga observatorier har identifierats på de arkeologiska platserna Edzna och Chichen Itza.
Mayakalendern var kopplad till astronomi. Maya använde i princip två kalendrar: Kalenderundan och den långa räkningen. Mayan Long Count-kalendern delades in i olika tidsenheter som använde Haab, eller solår (365 dagar), som bas. Kalenderundan bestod av två separata kalendrar; den första var 365-dagars solår, den andra var den 260-dagars Tzolkin-cykeln. Dessa cykler anpassas vart 52 år.