天文学是自然科学的基础学科。它是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科。主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。在古代，天文学还与历法的制定有不可分割的关系。天文学与其他自然科学不同之处在于，天文学的实验方法是观测，通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究，是天文学家努力研究的一个方向。物理学和数学对天文学的影响非常大，他们是现代进行天文学研究不可或缺的理论辅助。
天文学的历史已经有几千年了。古代的天文学家通过观测太阳、月球和星星等天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。
天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了17世纪，意大利天文学家伽利略创制了天文望远镜，第一次看到了太阳、月球和一些行星的表面。也在同时代，牛顿创立的牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学的诞生，使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。
19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题的本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。
1950年代，射电望远镜开始应用。到了1960年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球的束缚，可以到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到了巨大的发展，也对现代天文学的成就产生了很大的影响。
恒星天文学中一个恒星演化的例子：蚂蚁星云实际上是一个已经垂死的恒星，他正在喷出大量的气体，图案非常对称。（由哈勃望远镜拍摄）[编辑]研究对象和领域
天文学的研究对象是各种天体。地球也是一个天体，因此作为一个整体的地球也是天文学的研究对象之一。最初，古人观察太阳、月球和天空中的星星来确定时间、方向和历法，并记录天象。
随着天文学的发展，人们已经探测到了200亿光年的范围，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为：
行星层次
包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中存在着无数像太阳系这样的行星系统。
恒星层次
现在人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。
星系层次
人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统，星系群、星系团和超星系团。
整个宇宙
一些天文学家提出了比超星系团还高一级的总星系。按照现在的理解，总星系就是目前人类所能观测到的宇宙的范围，半径超过了100亿光年。
在天文学研究中最热门、也是最难令人信服的课题之一就是关于宇宙起源与未来的研究。对于宇宙起源问题的理论层出不穷，其中最具代表性，影响最大，也是最多人支持的的就是1948年美国科学家伽莫夫等人提出的大爆炸理论。根据现在不断完善的这个理论，宇宙是在约137亿年前的一次猛烈的爆发中诞生的。然后宇宙不断地膨胀，温度不断地降低，在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐演化为今天的样子。
现代天文学研究的领域非常广泛，有许多非常热门的研究课题。例如：
太阳中微子的丢失
类星体的紅移
引力的本质
脉冲星
黑洞
活动星系
X射线双星
γ射线暴
[编辑]天文学分支
天文学的分支主要可以分为理论天文学与观察天文学两种。天文学观察家常年观察天空，并将所得到的信息整理后，理论天文学家才可能发展出新理论，解释自然现象并对此进行预测。
天文学中习惯于按照研究方法和观测手段来分类：
按照研究方法，天文学可分为：
天体测量学
天体力学
天体物理学：主要研究物理学在天文学中的应用以及利用物理学来解释天文学观测的结果。
按照观测手段，天文学可分为：
光学天文学
射电天文学
红外天文学
