В астрономии Лаплас доказал, что закон всемирного тяготения полностью объясняет движение планет. В 1780 году он представил труд, в котором разработал методы расчета орбит небесных тел, а позднее выдвинул гипотезу, что кольца Сатурна не однородны, а сам Сатурн должен быть сжат у полюсов. В 1789 году разработал теорию движения спутников Юпитера, полностью подтвержденную позднейшими наблюдениями. В 1787 году Лаплас открыл, что причина ускорения в движении Луны, приводившего в недоумение всех астрономов, зависит от периодических изменений эксцентриситета лунной орбиты и определил сжатие земного сфероида по неравенствам в движении Луны. Вообще исследования, произведенные Лапласом в движении нашего спутника, дали возможность составить более точные таблицы Луны, что, в свою очередь, способствовало решению навигационной проблемы определении долготы на море. В 1788 году опубликовал труд по динамической теории приливов. Все свои научные открытия в этой области знания он опубликовал в книге „Механика неба».
«По-видимому, звезды… собраны в разнообразные группы, некоторые из коих содержат миллиарды звезд… Наше Солнце и ярчайшие звезды , возможно, входят в одну из таких групп, которая, очевидно, и опоясывает небо, образуя Млечный Путь». Эта осторожная, но совершенно правильная формулировка принадлежит великому Лапласу.