오랜 시간 동안 인류는 태양계의 존재를 인식하지 못하며 살아왔다. 그때 당시는 지구가 우주의 중심에 있고 움직이지 않으며 하늘에서 움직이는 다른 천체와는 절대적으로 다른 존재라고 믿고 있었다. 최초로 태양 중심설을 예측한 사람은 니콜라우스 코페르니이며 17세기에는 그의 계승자인 뉴턴, 갈릴레오 갈릴레이, 요하네스 케플러가 물리학에 대한 이해로 지구가 태양 주위를 돌고 있으며 행성은 지구를 제어하는 힘과 같은 힘으로 제어된다는 의견들이 수용되었고 좀 더 나아가 최근에는 망원경 기술이 발달하게 되고 무인 우주선을 만들어 사용할 수 있게 됨으로써 다른 행성에도 산맥이나 충돌구 등과 같은 다양한 지질학적인 현상과 구름, 모래 폭풍과 같은 기상학적인 현상을 조사할 수 있게 되었다.
태양계는 항성인 태양과 그 중력으로 이끌려 주변에 천체를 이루는 체계를 말한다. 태양을 중심으로 공전하는 행성은 태양계의 화성과 목성 사이에 위치한 원반 모양 영역인 소행성대를 기준으로 안쪽에 있는 네 개의 고체로 형성된 수성, 금성, 화성, 지구와 바깥쪽에 있는 유체 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성으로 알려져 있다. 태양계의 행성 대부분은 그 천체 자체에도 체계를 가지고 있는데 이를 행성 주위를 공전하는 천체인 자연 위성 혹은 단순한 위성이라고 부르기도 한다. 그 위성 중에 몇몇은 행성보다도 더 큰 크기를 가지고 있다고 한다. 대표적인 예로는 가니메데를 들 수 있는데 이러한 대형 위성은 대부분 조석 고정을 하며 모행성을 향해 영구적으로 한쪽 면만을 바라보고 있다. 또한 거대한 행성인 네 개의 목성형 행성은 행성 주위를 돌고 있는 작은 입자의 얇은 띠인 행성 고리도 가지고 있다고 한다.
화성과 목성 사이에 있는 원반 모양의 소행성대 천체 무리는 대부분 지구형 행성과 비슷한 성분을 가지고 있다.
태양계의 안쪽인 내행성계는 지구형 행성과 수많은 소행성으로 구성되어 있는데 이들은 대부분 규산염과 금속으로 구성되어 있으며 태양에 매우 근접해 있다고 한다. 이러한 행성 이외에도 태양계의 구성하고 있는 천체로는 태양계의 천체 중 행성이나 왜행성보다 작으면서 위성은 아닌 소천체로 이루어진 띠도 있다. 태양으로부터 약 30AU인 해왕성 궤도보다 바깥쪽의 황도면 부근에 있고 천체가 밀집되어 있으며 구멍이 뚫린 원반형 영역을 카이퍼대라고 하는데 카이퍼대와 그 소집단 얼음 질 태양계의 소천체인 산란 분포대는 해왕성 궤도 너머에 존재하며 이곳의 천체는 대부분 물과 메탄, 암모니아 등이 얼어붙어 있는 상태를 이루고 있다. 소행성 대와 카이퍼대, 산란 분포대의 천체 종류로는 명왕성, 마케마케, 에리스, 하우메아, 세레스가 있는데 이 천체들은 행성만큼의 힘은 없지만 자체적인 중력으로 구형을 유지할 수 있을 만큼 크다고 인정되어 왜행성이라고 불린다.
주기가 200년 이하인 혜성이거나 근일점이 2번 이상 지난 장주기 혜성의 고향으로 알려진 오르트 구름은 위에 구역의 대략 천 배의 거리에 걸쳐서 불규칙적으로 놓여있을지 모른다는 가설도 있다. 태양계의 질량은 현재까지 태양계 구성 물질의 거의 전부인 99.86퍼센트를 차지하고 있다고 알려져 있으며 중력으로 태양계 천체를 지배하고 있다고 한다. 이러한 막대한 질량으로 인해 태양 내부는 핵융합이 일어날 수 있는 충분한 밀도를 유지할 수 있으며 융합 반응을 통해 막대한 양의 에너지가 전자기 복사 형태로 우주 공간으로 방출되고 있다. 전자기 복사 중 400~700나노미터 띠 부분이 우리가 알고 있는 가시광선이라고 부르는 영역이며 인간의 눈으로 볼 수 있는 부분이다. 그리고 태양을 제외한 태양계 질량의 99퍼센트를 차지하고 있는 거대 가스 행성과 거대 얼음 행성은 태양 주위 궤도를 선회하고 있으며 그중 90퍼센트는 토성과 목성이 차지하고 있다고 한다. 태양은 태양계의 중심에서 지배적인 힘을 발휘하며 인류가 그 표면을 관찰할 수 있을 정도로 가까이에 있는 유일한 항성이다. 항성이란 붙박이별이라고도 표현하는데 막대한 양의 플라스마가 중력으로 뭉쳐서 스스로 밝게 빛을 내는 물체를 말한다.
태양 주위의 궤도를 선회하고 있는 대부분의 큰 천체의 궤도는 지구 궤도, 태양이 하늘을 1년에 걸쳐 이동하는 경로인 황도와 거의 평행이다. 행성이 황도에 매우 가까운 데 비해서 해성이나 카이퍼 대 천체는 그 각도가 눈에 띄게 크다고 한다. 핼리 혜성의 예외도 존재하고 있지만 모든 행성과 대부분의 다른 천체는 태양의 북극에서 보았을 때 시계 반대 방향인 자전 방향으로 공전하고 있다. 태양 주위 천체의 궤도는 독일의 천문학자 요하네스 케플러가 발표한 케플러의 행성 운동 법칙으로 묘사할 수 있는데 이 케플러 법칙에 따르면 각각의 천체는 태양을 한 초점으로 하고 타원의 궤도를 따라 운동한다고 한다. 또한 태양에 가깝고 작으며 긴반지름을 가지고 있는 천체는 1년이 보다 짧다고 한다. 태양계에서 천체가 가장 가까울 때의 점을 근일점이라고 하며 태양에서 천체가 가장 멀 때의 점을 원일점이라고 하는데 천체가 근일점에서는 가장 빠르게 움직이게 되고 원일점에서는 가장 느린 운동을 보여준다고 한다. 행성의 궤도는 원형에 가까운 타원 모양이지만 혜성이나 카이퍼 대 천체의 궤도 같은 경우는 길쭉한 타원 모양을 띠고 있다. 많은 태양계 모형에서는 행성 간의 거리가 멀기 때문에 그 거리를 왜곡하여 행성 안의 거리를 거의 같게 해 놓은 것을 볼 수 있는데 몇 가지 것을 제외하고는 태양에서 먼 행성일수록 안쪽의 궤도와의 간격이 더 넓다고 한다. 태양계가 끝나고 성간 공간이 시작되는 경계선은 어디인지 명확하게 정의되고 있지 않다. 그 이유는 태양계의 경계면을 두 가지 다른 힘은 태양풍과 태양 중력이 형성되어 있기 때문이다. 이 태양풍의 영향이 미치는 곳은 대략 태양-명왕성 간 거리의 네 배 되는 곳으로 이 태양권 계면을 성 간 매질이 시작되는 곳으로 추측하고 있다. 그러나 태양의 중력이 미치는 범위는 이보다 천 배는 더 먼 곳까지 이르는 것으로 여겨지고 있다.