Astronomija yra dangaus objektų, reiškinių ir kilmės tyrimas. Vienas iš seniausių mokslų, astronomija, buvo praktikuojama nuo priešistorinių laikų. Šiuolaikinė astronomija labai priklauso nuo priimtų fizinių teorijų, tokių kaip Niutono judėjimo dėsniai ir bendroji reliatyvumo teorija. Anksčiau astronomija buvo tai, ką galėjo daryti bet kas, o daugelis regėtojų ir išminčių susikūrė sau reputaciją naudodami žvaigždes naudingoms funkcijoms, pavyzdžiui, nurodant, koks yra metų laikas, arba naršydami jūroje. Kolumbas ir jo amžininkai naudojo žvaigždes naršydami per Atlanto vandenyną.
Tik Renesanso laikais astronomijos heliocentriškumo teorija, idėja, kad Žemė skrieja aplink Saulę, o ne atvirkščiai, pradėjo įgyti populiarią valiutą. Atspindintys teleskopai buvo išrasti 1600-ųjų pradžioje, o Galilėjus Galilėjus jais išsamiai stebėjo mūsų Mėnulį, kuris, jo teigimu, yra kalnuotas, ir stebėjo keturis didžiausius Jupiterio palydovus, dabar jo garbei pavadintus Galilėjos palydovais. Niutonas patobulino „Galileo“ dizainą, išradęs atspindintį teleskopą, kuris iki šiol vis dar naudojamas optiniuose teleskopuose.
1781 M. seras Williamas Herschelis atrado Urano planetą. 1838 m. paralaksas – nedidelis žvaigždžių padėties skirtumas dėl Žemės padėties jos orbitoje – buvo naudojamas tiksliai nustatyti žvaigždžių atstumą. Netrukus po to buvo atrastas Neptūnas. Plutonas buvo atrastas tik 1930 m.
Šiuolaikinė astronomija yra labai sudėtinga ir brangi. Užuot stebėję tik šviesos spindulius, mes stebime radarą, infraraudonuosius spindulius, rentgeno spindulius ir net kosminius spindulius. Orbitinės observatorijos, tokios kaip Hablo kosminis teleskopas, padarė geriausius vaizdus, įskaitant itin didelės raiškos kitų galaktikų nuotraukas.
XX amžiaus viduryje buvo atrasta, kad visata plečiasi. Tai, kartu su kitais įrodymais, atvedė prie Didžiojo sprogimo teorijos, kad visa visata atsirado kaip ypatingo tankio taškinė dalelė. Vėlesni kosminio mikrobangų fono stebėjimai tai patvirtino, o Didysis sprogimas tebėra pagrindinė kosmologinės kilmės teorija iki šiol.
Astronomijos ateitis – naujų stebėjimo technologijų kūrimas. Vienas iš įdomiausių dalykų yra interferometrija, kartais vadinama „hiperteleskopais“, kuri naudoja teleskopų tinklą, kuris bendradarbiauja vaizdams išspręsti. Jie gali išsivystyti iki taško, kai galime stebėti ekstrasaulines planetas tiesiogiai teleskopais, o ne tik aptikti jas iš gravitacinio parašo.