Vechii Maya erau astronomi avizi, înregistrând și interpretând fiecare aspect al cerului. Ei credeau că voința și acțiunile zeilor pot fi citite în stele, lună și planete, așa că și-au dedicat timp pentru a face acest lucru, iar multe dintre cele mai importante clădiri ale acestora au fost construite cu astronomie. Soarele, luna și planetele - în special Venus - au fost studiate de către Maya.
Înălțimea astronomiei Maya a fost în secolul al VIII-lea, și marii zilei au publicat tabele astronomice urmărind mișcările corpurilor cerești pe pereții unei structuri speciale la Xultun, Guatemala, la începutul secolului al IX-lea. Tabelele se găsesc, de asemenea, în Dresda Codex, o carte de hârtie cu scoarță scrisă despre secolul al XV-lea. Deși calendarul maya s-a bazat în mare parte pe vechiul calendar mesoamerican creat cel puțin încă din 1500 î.e.n., calendarele maya au fost corectate și întreținute de observatori astronomici specialiști. Arheologul Prudence Rice a susținut că Maya chiar și-a structurat guvernele bazându-se în parte pe cerințele urmăririi astronomiei.
Maya credea că Pământul este centrul tuturor lucrurilor, fix și imobile. Stelele, lunile, soarele și planetele erau zei; mișcările lor au fost interpretate ca zei care călătoresc între Pământ, lumea interlopă și alte destinații cerești. Acești zei erau foarte implicați în treburile omului și astfel mișcările lor erau urmărite îndeaproape. Multe evenimente din viața maya au fost planificate să coincidă cu anumite momente cerești. De exemplu, un război ar putea fi întârziat până când zeii erau pe locul lor, sau un conducător ar putea urca pe tronul unui stat-oraș maya numai atunci când o anumită planetă era vizibilă pe cerul nopții.
Soarele a avut cea mai mare importanță pentru vechile Maya. Zeul soarelui maya era Kinich Ahau. A fost unul dintre zeii mai puternici ai panteonului maya, considerat un aspect al lui Itzamna, unul dintre zeii creatori maya. Kinich Ahau ar străluci pe cer toată ziua înainte de a se transforma într-un jaguar noaptea pentru a trece prin Xibalba, lumea interlopă maya. Într-o poveste din cartea Sfatului Maya numită Popol Vuh, gemenii eroi Hunaphu și Xbalanque se transformă în soare și lună.
Unele dinastii mayași susțineau că sunt coborâți de la soare. Maya au fost experți în prezicerea fenomenelor solare, cum ar fi eclipse, solstiții și echinoxii, precum și au stabilit când soarele a atins vârful său.
Luna era aproape la fel de importantă ca soarele pentru Maya antică. Astronomii mayați au analizat și au prezis mișcările lunii cu mare precizie. Ca și în cazul soarelui și a planetelor, dinastiile mayați au pretins adesea descendenți de pe lună. Mitologia maya a asociat, în general, luna cu o fată, o bătrână și / sau un iepure.
Zeița primară a lunii maya a fost Ix Chel, o zeiță puternică care s-a luptat cu soarele și l-a făcut să coboare în lumea interlopă în fiecare seară. Deși era o zeiță înfricoșătoare, a fost și patronul nașterii și al fertilității. Ix Ch'up a fost o altă zeiță a lunii descrisă în unele dintre codici; era tânără și frumoasă și poate a fost Ix Chel în tinerețe sau într-o altă formă. Un observator lunar de pe insula Cozumel pare să marcheze apariția opririi lunare, mișcarea diferită a lunii prin cer.
Maya erau conștienți de planetele din sistemul solar - Venus, Marte, Saturn și Jupiter - și le-au urmărit mișcările. Cea mai importantă planetă de departe până la Maya a fost Venus, pe care au asociat-o cu războiul. Luptele și războaiele vor fi aranjate să coincidă cu mișcările lui Venus, iar războinicii și conducătorii prinși ar fi de asemenea sacrificat în funcție de poziția lui Venus pe cerul nopții. Maya a înregistrat cu atenție mișcările lui Venus și a stabilit că anul său, în raport cu Pământul, nu cu soarele, a fost de 584 zile, apropiindu-se îndeaproape de cele 583,92 zile pe care le-a determinat știința modernă.
La fel ca planetele, stelele se mișcă peste ceruri, dar spre deosebire de planetele, ele rămân în poziție unele față de altele. Pentru Maya, stelele erau mai puțin importante pentru miturile lor decât soarele, luna, Venus și alte planete. Cu toate acestea, stelele se schimbă sezonier și au fost folosite de astronomii mayați pentru a prezice când vor veni și pleacă anotimpurile, ceea ce a fost esențial pentru planificarea agricolă. De exemplu, ascensiunea Pleiadelor pe cerul nopții are loc aproximativ în același timp în care ploile vin în regiunile maya din America Centrală și sudul Mexicului. Stelele, prin urmare, au fost de o utilizare mai practică decât multe alte aspecte ale astronomiei maya.
Multe clădiri maya importante, cum ar fi temple, piramidele, palatele, observatoarele și terenurile de bal, au fost amenajate în conformitate cu astronomia. Templele și piramidele, în special, au fost concepute astfel încât soarele, luna, stelele și planetele să fie vizibile de sus sau prin anumite ferestre în perioadele importante ale anului. Un exemplu este observatorul de la Xochicalco, care, deși nu este considerat un oraș exclusiv maya, cu siguranță a avut influență maya. Observatorul este o cameră subterană cu o gaură în tavan. Soarele strălucește prin această gaură în cea mai mare parte a verii, dar este direct deasupra capului, pe 15 mai și 29 iulie. În aceste zile, soarele va lumina direct o ilustrare a soarelui pe podea, iar aceste zile au fost deținute importanță pentru preoții maya. Alte posibile observatorii au fost identificate la siturile arheologice din Edzna și Chichen Itza.
Calendarul Maya era legat de astronomie. Maya a folosit practic două calendare: runda calendaristică și contor lung. Calendarul Maya Long Count a fost împărțit în diferite unități de timp care au folosit Haab, sau anul solar (365 de zile), ca bază. Runda Calendar a constat în două calendare separate; primul a fost anul solar de 365 de zile, al doilea a fost ciclul Tzolkin de 260 de zile. Aceste cicluri se aliniază la fiecare 52 de ani.