اخترشناسی یکی از قدیمیترین علوم است. اخترشناسان در تمدنهای اولیهٔ بشری بهدقت آسمان شب را بررسی میکردند و ابزارهای سادهٔ اخترشناسی از همان ابتدا شناختهشده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران اخترشناسی جدید آغاز شددر قرن بیستم، رشتهٔ اخترشناسی به دو رشتهٔ اخترشناسی رصدی و اخترشناسی نظری تبدیل شد.
در اخترشناسی رصدی بهدنبالگردآوری دادهها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در اخترشناسی نظری بهدنبال کسب اطمینان از صحت نتایج بهدستآمده از مدلهای تحلیلی و تحلیلهای کامپیوتری هستیم.
این دو رشته یکدیگر را تکمیل میکنند؛ به این ترتیب که کار اخترشناسی نظری ارائه شرحی بر رصدها و وظیفه اخترشناسی رصدی اثبات عملی نتایج پیشبینیشده در نظریههاست. با استفاده از یافتههای اخترشناسی میتوان نظریههای بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد.
در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشفهای مهم اخترشناسی نقش داشتهاند و اخترشناسی یکی از محدود رشتههایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیدههای گذرا و محلی امیدوارکننده، ظاهر شدهاند.
علم اخترشناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالعبینی یا اخترگویی) مقایسه کنیم چراکه در طالعبینی یا اخترگویی اعتقاد بر آن است که امور انسانها با موقعیت اجرام سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی و طالعبینی یا اخترگویی دو رشتهای هستند که منشأ یکسانی داشتهاند اما بیشترِ اندیشمندان بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شدهاند و تفاوتهای بسیاری بین آنها وجود دارد.