研究天体及宇宙的学科。为最古老的科学之一。肉眼天文学盛行于中国、巴比伦尼亚、埃及和古希腊(参见“阿利斯塔克(萨摩斯的)”〔Aristarchus of Samos〕，“喜帕恰斯”〔Hipparchus〕，“托勒密体系”〔Ptolemaic system〕)。古希腊文化衰落后，对天文学的兴趣被阿拉伯人延续了几个世纪。欧洲人对天体的兴趣是从阿拉伯经西班牙传入的，16世纪随着^*哥白尼(Copernicus)和第谷·^*布拉赫(Brahe)的作品问世而得到复苏。正是这两位科学家把天文学科学从^*占星术(astrology)中分离出来。但直到1609年伽利略的折射^*望远镜(telescope，1608年在荷兰发明)才使得对天空的详细观察成为现实。1671年牛顿发明了更有效的反射望远镜。这些仪器促进了^*天体测量学(astrometry)和^*天体力学(celestial mechanics)的发展。19世纪利用分光镜(参见“光谱”〔spectrum〕)来研究天体的物理和化学成分又为新的科学——^*天体物理学(astrophysics)和天体化学提供了依据。

直到20世纪30年代，所有对天体的观察都是通过观察穿过大气层的“光学窗口”的光线而进行的。1932年^*央斯基(Jansky)发现，天体发射无线电波，从而确立了地球大气层中的“射电窗口”。光线、近紫外线、近红外线辐射等波长跨度为300—900毫微米的辐射都可穿过大气层，而不会被原子和分子大量吸收。还有一种“射电窗口”可以让波长为大约30米到小于1毫米的无线电波到达地球表面。央斯基于1932年发现的第一个宇宙射电源标志着^*射电天文学(radio astronomy)的开端。光学窗口和射电窗口，以及其他几个狭窄波段的红外线窗口是进行地面天文观察仅有的波长系列。

随着高空气球、火箭及随后在大气层上空作轨道运行的人造卫星的出现，天文学也发生了革命性的变化。被大气层吸收的来自于太空的辐射——γ射线、X射线、紫外线和大部分红外辐射波长等现在都可通过带到这些平台上的仪器进行更为详细的研究了。对X射线、γ射线和紫外线辐射的宇宙源的观察又为研究宇宙中发生的剧烈现象提供了信息。通过卫星望远镜和高空地面望远镜对红外线辐射源的观察为研究恒星的产生提供资料。行星探测器，如“旅行者”号航天器，大大扩展了我们对太阳系的认识。

现在，高敏感度电子仪器已被用来探测天体各种形式的辐射，而电脑系统则用于控制巨型望远镜和处理收集到的信息。观察天文学的发展所取得的成就反过来促进了理论天文学，如*宇宙学(cosmology)的发展。