Ważnym jest znać różnicę między Astronomia a Astrologią, pierwsza z nich jest dziedziną nauki, badającą pozaziemskie wpływy i zjawiska... a druga jest odłamem "Wróżbiarstwa" i próbuje przewidzieć przyszłe zdarzenia w ludzkim życiu bazując się na ruchach ciał niebeskich. Kiedy myślimy o Astronomii, do głów przychodzą nam nowoczesne teleskopy i satelity... ale co ciekawe astronomią zajmowali już starożytne ludy, choć ich praktyki znacznie różniły się od "naszych", głównie skłądały się na nie budowanie monumentów, i wykonywanie obserwacji. Ślady działalności astrologicznej można znaleźć m. in. w kulturach Greków, Chińczyków, Hindusów, czy Majów.
W dawnych czasach astronomia obejmowała jedynie obserwacje i przewidywania zachowań obiektów widocznych gołym okiem. Istnieją przypuszczenia, że już w paleolicie, kiedy powstawały malowidła jaskiniowe, część z nich mogła dotyczyć obiektów astronomicznych, np. Plejad[6] czy prezentacji 29 dniowego cyklu faz Księżyca. W niektórych miejscach, takich jak Stonehenge, wczesne kultury budowały ogromne artefakty, które prawdopodobnie miały astronomiczny cel. Oprócz zastosowań rytualnych były to obserwatoria pomagające m.in. wyznaczyć długość roku, co umożliwiało zwiększenie wydajności upraw.
Głównym celem astronomii jest pozyskiwanie informacji o ciałach niebieskich oraz innych obiektach. Służą ku temu obserwacje astronomiczne, najczęściej za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego. Można je skategoryzować według obserwowanego zakresu długości fal. Niektóre z widm mogą być obserwowane z powierzchni naszej planety, inne zaś można dostrzec jedynie z bardzo dużej wysokości bądź nawet z przestrzeni kosmicznej.
Inną istotną gałęzią jest astronomia teoretyczna, wykorzystująca różnorodne narzędzia, które obejmują modele analityczne
(np. modele politropowe do opisu struktury gwiazdy) i obliczeniowe symulacje numeryczne. Każdy z nich ma pewne zalety. Modele
analityczne procesu są lepsze do uzyskiwania wglądu w naturę zjawiska. Modele numeryczne są niezbędne do bardziej precyzyjnego
opisu zjawisk złożonych i odtwarzają zjawiska i efekty, których w modelach analitycznych nie widać.
Astronomowie teoretycy tworzą i rozwijają modele teoretyczne, które wyjaśniają obserwowane zjawiska oraz przewidują istnienie nowych.
To pomaga obserwatorom szukać danych, które mogą obalić model lub pomóc w wyborze pomiędzy kilkoma modelami równorzędnymi lub
sprzecznymi. Teoretycy modyfikują swoje modele w miarę napływania nowych obserwacji. W przypadku niezgodności modelu i obserwacji
często wystarczy niewielka modyfikacja parametrów modelu lub założeń, aby model dopasować do danych. Poważne sprzeczności modelu
i obserwacji z czasem prowadzą do zarzucenia koncepcji związanej z danym modelem i poszukiwania całkowicie nowych rozwiązań.
Przed wynalezieniem narzędzi, takich jak teleskop, badania gwiazd musiały być prowadzone jedynie przy pomocy gołego oka. W rozwiniętych cywilizacjach, zwłaszcza w Mezopotamii, Chinach, Egipcie, Grecji, Indiach i Ameryce Środkowej, budowano pierwsze obserwatoria i badano poglądy na temat natury Wszechświata. Większość wczesnych obserwacji astronomicznych faktycznie służyła sporządzaniu katalogów gwiazd i planet, co obecnie jest przedmiotem zainteresowań astrometrii. Z tych obserwacji wywnioskowano ruch planet i sformułowano pierwsze filozoficzne wnioski. Ziemia była uważana za centrum Wszechświata, a wokół niej krążyć miały: Księżyc, Słońce i planety otoczone sferą gwiazd. Teoria ta znana jest jako geocentryczny model Wszechświata. Szczególnie ważnym dla wczesnego rozwoju był początek astronomii matematycznej i naukowej (zapoczątkowanych przez Babilończyków), które stały się podstawą dla wielu innych cywilizacji. Babilończycy odkryli również cykliczność zaćmień księżycowych zwaną saros.
Po Babilończykach znaczne postępy w astronomii poczyniono w starożytnej Grecji i świecie helleńskim. Grecka astronomia od początku charakteryzowała się dążeniem do racjonalnego fizycznego wyjaśnienia zjawisk niebieskich. W III wieku p.n.e., Arystarch z Samos posługując się metodą geometryczną, wyliczył względne rozmiary i wzajemne odległości Słońca, Ziemi i Księżyca. Był także pierwszym, który zaproponował heliocentryczny model Układu Słonecznego. W II wieku p.n.e. Hipparchos z Nikei odkrył precesję, obliczając wielkość i odległość Księżyca oraz skonstruował pierwsze znane astronomiczne urządzenie – astrolabium. Hipparch stworzył również kompleksowy katalog 1020 gwiazd zawierający ich pozycje i oceny blasku. Większość nazw konstelacji północnej półkuli zaczerpnięto z greckiej astronomii. Mechanizm z Antykithiry (ok. 150–80 p.n.e.) był jednym z pierwszych narzędzi przeznaczonych do obliczania położenia pozycji Słońca, Księżyca i planet na dany dzień. Urządzenia o podobnym stopniu skomplikowania nie pojawiły się aż do XIV wieku, gdy w Europie skonstruowano zegar astronomiczny.
W średniowiecznej Europie rozwój astronomii uległ zastojowi co najmniej do XIII wieku. W tym okresie nastąpił jednak jej rozkwit w świecie islamu i innych częściach świata. Pierwsze obserwatoria astronomiczne na obszarze muzułmańskim powstały na początku IX wieku. W roku 964 została odkryta przez perskiego astronoma Al Sufiego i po raz pierwszy opisana w jego Księdze gwiazd stałych Galaktyka Andromedy, najbliższa galaktyka Drogi Mlecznej. SN 1006 – najjaśniejsza zarejestrowana w historii supernowa została zaobserwowana przez egipsko-arabskiego astronoma Aliego ibn Ridwana w roku 1006. Wzmianki o niej znajdują się również w kronikach chińskich z tego okresu. Astronomowie wprowadzili wiele do dziś stosowanych arabskich słów do nazewnictwa gwiazd. Uważa się, że obserwatoria astronomiczne mieściły się również w ruinach Wielkiego Zimbabwe i w Timbuktu. Według Europejczyków w przedkolonialnej Czarnej Afryce nie prowadzono obserwacji astronomicznych, ale nowoczesne odkrycia dowodzą inaczej.
W okresie renesansu Mikołaj Kopernik zaproponował heliocentryczny model Układu Słonecznego (choć stworzył go już w starożytności Arystarch z Samos). Jego teoria została później obroniona, rozszerzona i poprawiona przez Galileusza i Johannesa Keplera. Ten pierwszy zrewolucjonizował obserwacje: używał teleskopu i systematycznie stosował metodę doświadczalną w badaniu zjawisk przyrody, a swoje obserwacje astronomiczne skrupulatnie szkicował i opisywał. Kepler natomiast jako pierwszy w prawidłowy sposób opisał ruch ciał niebieskich wokół Słońca. Stwierdził, że planety poruszają się po eliptycznych orbitach, a nie kołowych, jak dotąd sądzono. Nie udało mu się jednak sformułować właściwej teorii na podstawie swoich zapisków. Dopiero Isaac Newton przedstawił prawo powszechnego ciążenia oraz prawa ruchu pozwalające ostatecznie wyjaśnić ruchy ciał niebieskich. Skonstruował również teleskop zwierciadlany. Dalsze odkrycia szły w parze z poprawą jakości i wielkości teleskopów. Bardziej obszerne katalogi gwiazd były sporządzane przez Nicolasa-Louisa de Lacaille. Z kolei William Herschel sporządził szczegółowy katalog mgławic i gromad, a w roku 1781 odkrył Urana, pierwszą nową planetę. W 1838 Bessel po raz pierwszy zmierzył odległość do innej gwiazdy – 61 Cygni, przy pomocy paralaksy.
Istnienie Drogi Mlecznej jako oddzielnej grupy gwiazd stwierdzono w XX wieku wraz z odkryciem innych galaktyk. Wkrótce po tym dowiedziono, że Wszechświat się rozszerza, a większość galaktyk oddala się od Drogi Mlecznej. Odkryto również wiele egzotycznych obiektów, takich jak: kwazary, pulsary, blazary i galaktyki radiowe. Obserwacje tych obiektów wykorzystano do opracowania teorii fizycznych oraz opisów innych zjawisk takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe. Dużego postępu w XX wieku dokonała kosmologia fizyczna. Powszechnie przyjęto Teorię Wielkiego Wybuchu silnie wspieraną przez dowody dostarczane przez astronomów i fizyków, takie jak kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła czy prawo Hubble'a.