Astronomische Beobachtungen finden mit dem bloßen Auge, mit Ferngläsern, Teleskopen und anderen Messtechniken im Bereich des ganzen elektromagnetischen Spektrums statt:

• Gammastrahlenastronomie
• Röntgenastronomie
• Ultraviolettastronomie
• Visuelle Astronomie
• Infrarotastronomie
• Mikrowellenastronomie

Im amateur-astronomischen Bereich wird hauptsächlich visuell beobachtet. Allerdings werden auch im amateur-astronomischen Bereich in geringerem Maße Beobachtungen im ultravioletten, infraroten und Radio-Bereich durchgeführt. Für einen Großteil des elektromagnetischen Spektrums ist die Erdatmosphäre jedoch nicht durchlässige, so dass hier ausschließlich Beobachtungen außerhalb der Erdatmosphäre durchgeführt werden können.

Neben dem elektromagnetischen Spektrum werden Beobachtungen auch im Bereich der Teilchenstrahlung und im Bereich der Gravitationswellen durchgeführt. Für diese Bereiche gibt es spezielle Messtechniken.

Zu Durchführung von astronomischen Beobachtungen werden Kenntnisse zu den terrestrischen Beobachtungen unter Berücksichtigung der Bahnbewegung und der Rotation der Erde benötigt. In Anhängigkeit davon werden verschiedene astronomische Koordinatensysteme verwendet, welche wiederum auch verschiedenen Einflüsse unterworfen sind. Letztendlich gehen auch unsere Zeitrechnung und unsere Kalender auf astronomische Gesetzmäßigkeiten zurück.

Zu berücksichtigen ist der Einfluss der Erdatmosphäre auf die astronomischen Beobachtungen. So werden aufgrund von Luftbewegungen die Sternörter am scheinbaren Himmel beeinflusst und bei großer Luftunruhe fangen die Sterne an zu funkeln. Optische Eigenschaften wie Beugung und Lichtbrechung führen auch zu einer leichten Veränderung der Örter von Gestirnen, wobei diese auch noch abhängig von der Höhe dieser Gestirne am scheinbaren Sternenhimmel ist. Eine große Luftunruhe bedeutet schlechtere Beobachtungsbedingungen. Auch der Bewölkungsgrad beeinflusst besonders den Bereich der visuellen Astronomie.

Unser Sternenhimmel ist in 88 Sternbilder unterteilt. Zur örtlichen und zeitlichen Bestimmung von Gestirnen werden verschiedene Sternkarten verwendet, welche für die unterschiedlichsten Zwecke mit der dafür notwendigen Genauigkeit erstellt werden. Des Weiteren gibt es auch verschiedene Atlanten und Kataloge mit Sternörtern und den Örtern von anderen astronomischen Objekten.

Aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne und der Erdrotation sind zu bestimmten Zeiten bestimmte Bereiche des Sternenhimmels zu sehen. Ohne Berücksichtigung der Bewegung der Erde haben alle Gestirne am Sternenhimmel feste astronomische Koordinaten. Hiervon auszunehmen sind Planeten, Zwergplaneten, Monde, Kleinplaneten, Meteoroide und Kometen, welche ihre Örter bezüglich der feststehenden Gestirne verändern.