馬雅人不只是精耕細作的農學家,也是精通數字的數學家,還對天體運動有著濃厚的興趣。在帕倫克和契琴伊薩等馬雅城市的天文台中,馬雅天文學家使用人造天幕——一個大小規則的平坦圓形平台。在這個平台上,他們仔細標出了恆星、行星、月亮和太陽每年升起和降落的點。馬雅人利用這些觀察結果建立出詳細的曆法。我們所熟悉的365天陽曆便是基於太陽完成一個週期所需的時間長度而定,但許多文明也使用陰曆(即月球經過12次圓缺所需的時間長度)。馬雅人增加了越來越多的週期。舉例而言,金星需要584天才能回到馬雅天文台人造天幕邊緣的同一位置。馬雅人注意到並記錄了這一點,並基於此製作了一個金星曆法。最終,馬雅人根據這些天文觀測增加了一個260天的曆法,此曆法與人類受孕到出生的平均時間一致。
天文學的作用包含占星術、宗教、農業和政治。恆星和行星(有時則是馬雅人的統治者)是馬雅諸神。有了相互關聯的曆法後,各種活動——種植、戰爭、節日、特定領袖的運勢等便或多或少地帶有吉祥之兆。對馬雅人來說,透過天文台進行天文學研究是一種追蹤自然世界、超自然世界和政治世界如何相互關聯的方法。今天,天文觀測和曆法週期仍然影響著現今馬雅人的本土宗教和占卜方式。