La astronomía es el estudio de los objetos, los fenómenos y los orígenes celestes. Una de las ciencias más antiguas, la astronomía se ha practicado desde tiempos prehistóricos. La astronomía moderna depende en gran medida de las teorías físicas aceptadas, como las leyes del movimiento de Newton y la relatividad general. En el pasado, la astronomía era algo que cualquiera podía hacer, y muchos videntes y sabios se ganaron su reputación al usar las estrellas para funciones útiles, como decir en qué época del año es o navegar por los mares. Colón y sus contemporáneos utilizaron las estrellas para navegar por el océano Atlántico.
No fue hasta el Renacimiento que la teoría del heliocentrismo en astronomía, la idea de que la Tierra orbita alrededor del Sol y no al revés, comenzó a adquirir popularidad. Los telescopios reflectores se inventaron a principios del siglo XVII, y Galileo Galilei los usó para tomar observaciones detalladas de nuestra Luna, que reveló que era montañosa, y observar las cuatro lunas más grandes de Júpiter, ahora llamadas lunas galileanas en su honor. Newton mejoró el diseño de Galileo, inventando el telescopio reflector, que todavía se utiliza en los telescopios ópticos hasta el día de hoy.
EN 1781, Sir William Herschel descubrió el planeta Urano. En 1838, el paralaje, la ligera diferencia en la posición estelar debido a la ubicación de la Tierra en su órbita, se utilizó para determinar con precisión la distancia de las estrellas. Neptuno fue descubierto poco después. Plutón fue descubierto solo en 1930.
La astronomía moderna es muy complicada y cara. En lugar de solo observar rayos de luz, observamos radares, infrarrojos, rayos X e incluso rayos cósmicos. Los observatorios orbitales como el telescopio espacial Hubble han producido las mejores imágenes, incluyen fotografías de muy alta resolución de otras galaxias.
A mediados del siglo XX, se descubrió que el universo se estaba expandiendo. Esto, junto con otras pruebas, llevó a la teoría del Big Bang, de que todo el universo comenzó como una partícula puntual de densidad extrema. Las observaciones posteriores del fondo cósmico de microondas confirmaron esto, y el Big Bang continúa como la teoría principal de los orígenes cosmológicos hasta el día de hoy.
El futuro de la astronomía radica en el desarrollo de nuevas tecnologías de observación. Uno de interés es la interferometría, a veces denominada «hipertelescopios», que utiliza una red de telescopios que trabajan de manera cooperativa para resolver imágenes. Estos podrían desarrollarse hasta el punto en que podamos observar planetas extrasolares con telescopios directamente, en lugar de simplemente detectarlos a partir de su firma gravitacional.