Le Sahara égyptien recèle les vestiges d'un site néolithique qui apporte des éléments nouveaux à l'histoire de l'astronomie tant égyptienne que mondiale. Situé à Nabta Playa, c'est durant plusieurs millénaires qu'une population sédentaire s'y développa, élevant de nombreux monuments tels que tumuli, statues et champs mégalithiques.
L'élément le plus remarquable du site, antérieur de Stonehenge de plus de mille ans, est un cromlech à vocation astronomique d'une superficie de 49 m² et datant de -4000 environ.
Le cercle était un calendrier destiné à marquer le solstice d'été. Mais d'autres alignements ont pu être corrélés avec la position d'étoiles aux alentours de -4000. Ceux-ci, totalisant vingt-quatre mégalithes, pointaient en direction d'étoiles culminantes, en particulier Sirius, Dubhe et la ceinture d'Orion.
Avec son contemporain de Goseck en Allemagne, ce cercle représente le plus ancien monument de ce type connu au monde. Il semblerait donc que l'observation des astres ait été une préoccupation majeure des égyptiens du néolithique et qu'à la première période intermédiaire leurs connaissances étaient déjà multimillénaires.
Les premières grandes pyramides à faces lisses ont la propriété d'être orientées suivant les quatre points cardinaux. Le record de la précision est obtenue à la pyramide de Khéops avec une erreur minimale de 3'. Cette performance fut obtenue avec des moyens très rudimentaires. Le but à atteindre était de déterminer la direction du nord géographique. Pour ce faire, une méthode simple a été envisagée : les Égyptiens visaient une étoile dans le nord et divisait l'angle formé par sa position au lever, la position de l'observateur et la position de l'astre au coucher. L'observateur, situé au centre d'un enclos circulaire, utilisait deux instruments de visée appelés le bay et le merkhet dont on a retrouvé deux exemplaires.
C'est l'orientation des monuments qui témoigne aujourd'hui, plus que les rares documents dont on dispose, du savoir astronomique des anciens Égyptiens.
L'entrée de toutes les pyramides étaient situées sur la face nord (à l'exception de la pyramide rhomboïdale possédant une seconde entrée à l'ouest). Celle-ci permettait à l'âme du défunt de s'orienter vers la région polaire du ciel. Les égyptiens nommaient d'ailleurs les étoiles circumpolaires, les impérissables, puisque celles-ci restaient visibles toute la nuit, ne descendant jamais sous l'horizon.
Quelques auteurs avancent diverses hypothèses impliquant d'autres données astronomiques et qu'il est impossible de vérifier, les éléments archéologiques faisant défauts. La plus connue et la plus relayée par la presse est la supposée corrélation d'Orion, faisant du groupe de Gizeh, un plan unique dont le dessein était de représenter la ceinture de la constellation d'Orion, constellation très importante aux yeux des égyptiens. Ce serait négliger les faits historiques. De Khéops à Mykérinos, cinq souverains se sont succédé dans des contextes mêlant rivalités et convoitises. Il serait très étonnant que les troubles de l'histoire n'aurait eu aucun impact sur un projet planifié sous le premier de ces pharaons, c'est-à-dire Khéops. De plus, l'analyse de chaque pyramide dévoile que chacune a connu de multiples changements de plans, dans sa structure interne et/ou au niveau de l'implantation au sol. Un projet unique semble, dès lors, peu concevable.
De manière générale, si la topographie du terrain d'implantation le permettait, les édifices religieux du Nouvel Empire étaient orientés vers le Nil. Mais il arrivait quelquefois que le culte ait des exigences supplémentaires en introduisant des évènements célestes dans le langage architectural.
Le temple sud d'Abou Simbel représente l'exemple le plus célèbre d'une mise en scène « astronomico-religieuse ». Afin d'affirmer sa directe apparition en tant que soleil, Ramsès II fit édifier un speos flanqué en façade de quatre colosses de vingt mètres de hauteur, orienté vers l'est, afin que deux fois par an les rayons régénérateurs de l'astre diurne illuminent le saints-des-saints, c'est-à-dire le sanctuaire du temple.
C'est plus précisément le 20 février et le 20 octobre, au lever du soleil, que s'accomplit cet évènement précis. Les statues représentent Ptah, Rê-Horakhty, Ramsès II et Amon-Rê. Seul Ptah, dieu chthonien, reste dans l'obscurité lors de l'évènement. Cependant, la lecture ne s'arrête pas là puisqu'au cours de deux périodes de l'année, ce sont les statues osiriaques de la « salle-cour » qui reçoivent une à une les rayons du soleil levant. Ces périodes sont celles du 10 janvier au 30 mars et du 10 septembre au 30 novembre.
Les architectes égyptiens avaient donc savamment étudiés le plan du temple rupestre afin de fixer dans la roche ces instants primordiaux à un culte dont la signification précise est oubliée.