منبع اصلی ما برای به دست آوردن اطلاعات دربارهٔ اجرام آسمانی، نور یا همان امواج الکترومغناطیسی است که از این اجرام به ما می‌رسد.[۳] بخشی از این امواج را می‌توان از سطح زمین رصد کرد، در حالی‌که بخشی دیگر تنها در ارتفاعات بالا یا خارج از جو زمین قابل رصد هستند. اخترشناسی رصدی را می‌توان بر پایه قسمتی از طیف الکترومغناطیس که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، به رشته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد.
در بابل و یونان باستان، اخترشناسی بیشتر اخترسنجی بود و موقعیت ستاره‌ها و سیاره‌ها در آسمان مورد توجه زیادی قرار داشت. بعدها، تلاش‌های اخترشناسانی چون آیزاک نیوتن و یوهانس کپلر علم مکانیک سماوی را پدیدآورد و اخترسنجی بر پیش بینی حرکت آن دسته از اجرام سماوی که میانشان نیروی جاذبه گرانشی وجود داشت تمرکز یافت. این پیشرفت به طور خاص در مورد منظومه شمسی به کار گرفته شد. امروزه موقعیت و حرکت اجرام به آسانی تعیین می‌شود و اخترشناسی مدرن بر مشاهده و درک طبیعت فیزیکی اجرام سماوی تأکید دارد.
طی دوران رنسانس، نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید محوری را برای سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) پیشنهاد کرد. گالیلئو گالیله و یوهانس کپلر پیشنهاد وی را بسط داده و آن را اصلاح کردند. گالیله تلسکوپ را اختراع کرد تا بتواند مشاهدات خود را به صورت دقیق تری انجام دهد.
کپلر اولین کسی بود که با بیان اینکه خورشید در مرکز قرار دارد و بقیه سیاره‌ها به دور آن می‌چرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریه‌ای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه مکانیک سماوی و قانون گرانش حرکت سیاره‌ها را توصیف کرد. نیوتن مخترع تلسکوپ بازتابی است.
سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپ‌ها، دانشمندان دریافتند که:
غیر از کهکشان ما، کهکشان‌های دیگری نیز وجود دارد؛ کهکشان‌هایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست. بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها، سن زمین حد اقل ۵ میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد
با گسترش روزافزون علم و ساخت تلسکوپ‌های دقیق، دانشمندان، در اندازه‌گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل می‌شدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه‌گیری، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. مثلاً با چشم غیرمسلح تقریباً می‌توانیم در حدود ۶ هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ، ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.
هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه‌گیری، دانش نیز نسبت به جهان هستی، گسترش پیدا می‌کرد، اما نظریه‌های مختلفی توسط دانشمندان ارائه می‌گردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریه‌ها اقدام کردند می‌توان به ویلیام هرشل، ستاره‌شناس آلمانی‌تبار انگلیسی، یاکوبوس کورنلیس کاپیتن، اخترشناس هلندی، شارل مسیه و ادوین هابل و … اشاره کرد.
درحدود صد و پنجاه سال پیش از میلاد، ابرخس (۱۹۰ تا ۱۲۰ پیش از میلاد)، فاصلهٔ زمین تا ماه را برحسب قطر زمین به‌دست‌آورد. او روشی را به‌کار برد که یک قرن پیش از او، جسورترین اخترشناس یونانی، آریستارخوس، پیشنهاد داده‌بود. آریستارخوس متوجه شده‌بود که انحنای سایهٔ زمین، وقتی که از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبیِ زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به کمک روش‌های هندسی می‌توان فاصلهٔ زمین تا ماه را برحسب قطر زمین محاسبه کرد.
برای تعیین فاصلهٔ خورشید نیز، آریستارخوس، یک روش هندسی را به‌کار برد که ازنظر تئوری درست بود، اما نیاز به اندازه‌گیری زاویه‌هایی چندان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هرچند که ارقام او درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید دست‌کم باید هفت برابر بزرگ‌تر از زمین باشد، و بنابراین اندیشهٔ گردش خورشید به دور زمین را، که در آن زمان باورِ رایج بود، غیرمنطقی دانست.
از قرن‌های چهارم تا ششم پیش از میلاد، اخترشناسان یونانی پی بردند که باید بیشتر از یک سایبان (آسمان) وجود داشته‌باشد، چون اوضاع نسبی ستاره‌های ثابت، که ظاهراً حول زمین حرکت می‌کنند، تغییری نمی‌کند، اما اوضاع نسبی خورشید، ماه و پنج جسم درخشان ستاره‌مانند (که امروزه می‌دانیم سیاره‌های به نام‌های تیر(عطارد)، ناهید(زهره)، بهرام (مریخ)، برجیس (مشتری) و کیوان (زحل) هستند) تغییر می‌کند.
با توجه به معنای واژه، «اخترشناسی» به «مطالعهٔ اجسام خارج از جوّ زمین و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آنها» اشاره می‌کند و واژهٔ «آستروفیزیک» به شاخه‌ای از اخترشناسی اشاره می‌کند که با «رفتار، ویژگی‌های فیزیکی و فرایند دینامیکیِ اجسام و پدیده‌های آسمانی» سروکار دارد.
در گذشته، در زبان پارسی میانه، از کلمه کونداگیه (kundãgih) برای اشاره به چیزی که امروزه ما نجوم می‌نامیم، استفاده می‌شد
اَختَرشناسی، ستاره‌شناسی یا نجوم به دانشِ بررسی موقعیت، تغییرات، حرکت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی «پدیده‌های آسمانی» ازجمله ستاره‌ها، سیاره‌ها، دنباله‌دارها، کهکشان‌ها و پدیده‌هایی مانند شفق قطبی و تابش زمینهٔ کیهانی گفته می‌شود که منشأ آنها در خارج از جوّ زمین است. اخترشناسی با رشته‌هایی همچون فیزیک، شیمی و فیزیکِ حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشتهٔ کیهان‌شناسی (پیدایش و تکامل عالم) ارتباط نزدیکی دارد.[نیازمند منبع]
اگر فقط ستاره‌ها مطالعه شوند به آن اخترشناسیِ ستاره‌ای گفته می‌شود.