Hukum Kepler adalah tiga persamaan yang mengatur gerakan benda-benda astronomi. Hukum Kepler pertama kali ditemukan oleh astronom abad ke-17 Johannes Kepler saat menganalisis data yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe. Hukum Kepler adalah perpanjangan dari teori heliosentris Copernicus sebelumnya, dan akhirnya membuka jalan bagi teori lengkap Isaac Newton tentang bagaimana benda berinteraksi. Persamaan gravitasi dan gerak Newton dapat digunakan untuk menurunkan hukum Kepler, jika Anda berasumsi bahwa hanya ada dua benda, salah satunya tetap, dan salah satunya mengorbit dengan kecepatan kurang dari kecepatan lepas. Meskipun hukum Kepler awalnya dikembangkan untuk menjelaskan gerakan planet, hukum tersebut berlaku untuk setiap benda yang mengorbit di sekitar benda yang jauh lebih masif.
Hukum Kepler pertama menyatakan bahwa sebuah planet, atau objek lain apa pun yang mengorbit mengelilingi Matahari, mengikuti jalur elips dengan Matahari pada salah satu fokusnya. Bentuk elips ini tergantung pada massa Matahari, posisi planet, dan kecepatan planet. Satu set enam angka, yang disebut elemen Keplerian, dapat digunakan untuk menentukan jalur pasti yang dilacak oleh sebuah planet.
Hukum Kepler kedua mengatakan bahwa sebuah planet di orbit menelusuri area yang sama dalam waktu yang sama. Jika Anda menggambar garis dari planet ke Matahari, dan menjumlahkan area yang disapu garis selama interval waktu tertentu, itu selalu konstan. Hukum ini merupakan konsekuensi dari kekekalan momentum sudut; jika planet bergerak lebih cepat, itu juga harus lebih dekat dengan Matahari. Peningkatan area yang dicakup dari gerakan sudut yang lebih besar, dan penurunan area yang dicakup dari jarak yang lebih pendek, harus benar-benar meniadakan satu sama lain.
Hukum ketiga menyatakan bahwa kuadrat periode orbit harus berbanding lurus dengan pangkat tiga sumbu semi-mayor orbit. Sumbu semi-mayor adalah setengah dari total jarak antara perihelion, atau pendekatan terdekat ke Matahari, dan aphelion, atau jarak terjauh dari Matahari. Sebuah planet yang sangat jauh dari Matahari, seperti Neptunus, memiliki orbit yang jauh lebih besar; ia juga bergerak lebih lambat, membutuhkan lebih banyak waktu untuk menempuh jarak yang sama daripada planet seperti Merkurius. Hubungan yang tepat antara periode orbit, sumbu semi-mayor, massa, dan konstanta gravitasi kemudian dikerjakan oleh Isaac Newton.