对宇宙天体和其他空间物质进行科学观测的人造地球卫星。传统的天文观测都是在地面上由天文台利用各种天文仪器进行的。但是来自天体的辐射绝大部分被地球大气层所阻挡，很大部分的宇宙真相不能看到。天文卫星在离开地面几百千米或更高的轨道上运行，因为没有大气层的阻挡，卫星上所载的仪器能接收到来自天体的从无线电波段到红外波段、可见光波段 、紫外波段直到X射线波段和γ射线波段的电磁波辐射。天文卫星的观测推动了太阳物理、恒星和星系物理的迅速发展，并且促进了一门新型的分支学科——空间天文学的形成。
第一颗天文卫星是美国在1960年发射的太阳辐射监测卫星（solrad-1），它测到了太阳紫外线和X射线通量。美国在60～70年代发射了3个系列的轨道观测台类型的天文卫星，即 ：轨道太阳观测台（OSO），轨道天文台（OAO），高能天文台（HEAO）。此外还发射了观测X射线、γ射线的天文卫星 。1983年发射了第一颗红外天文卫星（IRAS）。美国和欧洲太空局联合研制的哈勃空间望远镜，是一颗技术极为复杂的天文卫星，于1990年4月24日由发现号航天飞机发射。哈勃望远镜上有5个科学仪器提供可见光、红外和紫外波段的数据。
