Milutin Milankovitch fue un astrofísico serbio, profesor de mecánica en la Universidad de Belgrado, que dedicó su carrera a desarrollar una teoría matemática del clima. En 1941 publicó sus conclusiones más importantes: los cambios en el reparto estacional de la insolación, debidos a factores astronómicos, son los responsables de la expansión y retirada de los grandes mantos glaciares del Pleistoceno. Las teorías de Milankovitch, que ya habían sido sugeridas por el escocés James Croll en 1864, fueron olvidadas y no renacieron con fuerza hasta la reciente década de 1980, en que se comprobó que existían correlaciones entre las periodicidades halladas por Milankovitch y los ciclos glaciales e interglaciales del Cuaternario. En 1920 Milankovitch publicó tales cálculos realizados por él mismo para la Tierra, Venus y Marte (Milankovitch M. 1920, Théorie Mathématique de phénomenès thermiques produits par la radiation solaire, Gauthiers-Volars, Paris) .

Debido a las influencias gravitatorias de los otros planetas del Sistema Solar, a lo largo de los milenios se van modificando cíclicamente diversos parámetros astronómicos del movimento de la Tierra, como son: a) la relación del momento de los equinoccios y de los solsticios con respecto al momento de mayor o menor lejanía de la Tierra al Sol (precesión de los equinoccios), b) la forma ligeramente elíptica de la órbita terrestre (excentricidad de la órbita), y c) la inclinación del eje de rotación de la Tierra (oblicuidad del eje). Al combinarse los tres ciclos de variación, con sus diferentes periodicidades e intensidades, se producen variaciones complejas en la cantidad de radiación solar interceptada en cada latitud y en cada estación del año.
En la teoria de Milankovitch se asume que la energía solar incidente en la Tierra en su globalidad y durante un año completo es siempre la misma (excepto en los cambios de excentricidad, en donde se admite un ligero cambio). La variación relevante radica en el diferente reparto de la energía en cada estación del año y en cada hemisferio, según van variando a lo largo de los años las características de la órbita (ver figura).
También es interesante anotar que cada uno de los tres ciclos de Milankovitch puede producir efectos climáticos que son diferentes en cada latitud.