L'archéoastronomie ne doit pas être confondue avec l'astroarchéologie dont les buts sont ésotériques ou astrologiques ou ufologiques ; elle est d'ailleurs classée dans les pseudosciences. Néanmoins on peut parfois rencontrer dans des sites internet américains ou anglais le mot 'astroarchaeology' pour désigner l'archéoastronomie.
Selon Geoffrey Cornelius et Paul Devereux, les alignements astronomiques de monuments anciens ne sont pas rares :
Il a souvent été affirmé que les mégalithes sont d’anciens « observatoires ». 5000 ans av. J.-C. le peuple de Nabta Playa a édifié le plus ancien mégalithe à vocation astronomique connu. Les recherches ont montré qu’il s’agissait d’un calendrier préhistorique marquant précisément le solstice d’été.
Les mégalithes de Grande-Bretagne font aussi l’objet de nombreuses études. En 1909, sir Norman Lockyer remarqua que le tumulus de Newgrange (3200 av. J.-C., en Irlande) est orienté vers le solstice d'hiver. Pendant les années 1960, Alexander Thom fit des recherches approfondies sur ces mégalithes et publia un livre : Megalithic sites in Britain (Oxford, 1967). Expliquant sa théorie sur les mégalithes, il montre également, statistiques à l’appui, que beaucoup de monuments en Grande-Bretagne sont orientés de manière à pouvoir être utilisés comme calendriers. D’après sa théorie, très discutée, les monuments marquent des points de l’horizon où le Soleil, la Lune et les principales étoiles se lèvent à des moments particuliers de l’année (solstices d’été, d’hiver, les équinoxes, …).
Le cas de Stonehenge, dès 3100 av. J-C., est encore discuté aujourd'hui. Comme d’autres mégalithes, il est aligné d’une façon particulière par rapport aux solstices : lever de soleil au solstice d'été, lever de lune au solstice d'hiver (maximum de déclinaison), lever de lune au solstice d'hiver (minimum de déclinaison), lever de soleil au solstice d'hiver, lever de lune au solstice d'été (maximum de déclinaison), coucher de lune au solstice d'hiver (minimum de déclinaison).
Le site mégalithique de Calçoene, situé dans la forêt amazonienne du Brésil, semble être un observatoire astronomique ressemblant étrangement à celui de Stonehenge.
Les Grandes Pyramides d’Égypte furent alignées sur les points cardinaux. Robert Bauval a fait remarquer que leur disposition rappelle celle des étoiles du Baudrier d’Orion : le conduit Sud de la Grande Pyramide fut aligné avec Zêta dans le Baudrier d'Orion.
Des alignements astronomiques ont été mentionnés par l'archéologue amateur anglais Alfred Watkins, un des pionniers de la géographie sacrée, qui avait découvert, en étudiant les sites sacrés de son terroir, le Herefordshire, qu'on pouvait aussi associer aux alignements astronomiques une grande variété de sites : églises, chapelles, calvaires, tumuli, carrefours antiques, arbres sacrés, sources…
Ceci n'est pas réellement surprenant car de nombreux lieux de culte préchrétiens ont été christianisés par la suite mais les chrétiens n'ont pas fait que reprendre à leur compte les anciens lieux de culte néolithiques, celtes ou romains; il semble bien qu'ils connaissaient et qu'ils ont perpétué la tradition d'implanter les lieux de culte en fonction de critères astronomiques.
On constate en effet que certains alignements datent de l'époque chrétienne : on peut par exemple trouver, à proximité de certaines églises, des chapelles qui se trouvent alignées sur le lever solaire de la fête du saint auquel l’église principale est dédiée. Les édifices eux-mêmes sont souvent orientés vers le lever solaire à une date précise. Dans la cathédrale de Chartres (XIII° s.), à midi, au solstice d'été, le Soleil traverse d'un rayon une portion de verre clair dans le vitrail consacré à Saint Apollinaire, dans la partie Ouest du transept Sud.
On peut donc en conclure que cette tradition astronomique, qui remonte à la préhistoire, s'est poursuivie à l'époque celtique, à la période gallo-romaine puis au Moyen-Age et même après.