Jest to swoisty dział astronomii, który zajmuje się przede wszystkim obserwacjami nieba. To ono jest źródłem wszystkich danych dla nich. Obserwacje dokonywane są z wykorzystaniem instrumentów naziemnych, satelitów z przyrządami obserwacyjnymi. Wśród urządzeń naziemnych wymienić należy: teleskopy i radioteleskopy. Obserwując niebo stosuje się dwa podejścia: obserwację pojedynczego obiektu, a także przegląd całego nieba. W pierwszej metodzie wyselekcjonowuje się obiekty jak najdokładniej. Z kolei podczas przeglądu nieba obserwacje są mniej dokładne, a głównym celem jest poszukiwanie nowych obiektów bądź znajdowanie ewentualnych nieprawidłowości w ujęciu ogólnym. Przykładami przeglądów nieba mogą być chociażby: katalog ACT, Henry Drapera, Uppsala General Catalogue, Watalina Sky Survey, All Sky Automatem Survey, katalog Hipparcosa, Messiera i wiele innych. Współcześnie działającymi satelitami są: Swift, SUZAKU, Rossi-XTE, Kosmiczny Teleskop Spitzera, Hubble’a, Chandra i inne. Nauka ta ciągle się rozwija i przyciąga coraz to nowych zapaleńców.