Un astronomo è uno scienziato che si occupa dello studio dei corpi e dei fenomeni esterni all'atmosfera terrestre. Per le sue ricerche egli si avvale principalmente della matematica e della fisica, ma anche di altre discipline a seconda del suo campo specifico di studi. Dal punto di vista dell'apparato strumentale, il telescopio ottico ha accompagnato dai tempi di Galileo il lavoro di ogni astronomo: prima del XVII secolo l'osservazione era praticata a occhio nudo, e ci si avvaleva perlopiù di strumenti che permettessero l'orientamento sulla volta celeste e una corretta previsione dei fenomeni celesti, come l'astrolabio. Nel XX secolo ad un continuo perfezionamento dei telescopi ottici si è affiancato lo sviluppo di altre strumentazioni, come la spettroscopia ed il radiotelescopio, che ha aperto la porta dell'osservazione alle lunghezze d'onda diverse dal visibile, mentre la nascita dell'astronautica ha permesso agli astronomi di studiare dettagliatamente i corpi del Sistema Solare (sonde spaziali) e di osservare l'Universo con l'accuratezza che permette l'assenza dell'atmosfera (Telescopio spaziale Hubble).

L'astronomia amatoriale è quella parte dell'astronomia che viene svolta da astronomi non professionisti, chiamati comunemente astrofili (dal greco astèr, "stella", e philos "amico") appassionati di astronomia che di solito sono sprovvisti di qualifiche proprie della professione di astronomo, ma che tuttavia si dilettano nello studio e nell'osservazione dei fenomeni astronomici. L'astronomia amatoriale ha svolto e continua a svolgere un ruolo molto importante all'interno dell'astronomia. La mancanza di strumenti estremamente avanzati (disponibili soltanto presso i grandi osservatori astronomici, o a bordo di sonde spaziali) impedisce ai dilettanti di compiere ricerche in particolari settori dell'astrofisica. Tuttavia il ruolo degli astrofili è fondamentale nei settori dell'astronomia in cui sono necessarie un grande numero di osservazioni e una costanza che gli astronomi professionisti non sono in grado di mantenere. I settori in cui gli astrofili mantengono un ruolo di un certo rilievo sono: L'osservazione solare per la determinazione del numero di macchie solari e successivamente del numero di Wolf L'osservazione planetaria, degli asteroidi, delle eclissi di Sole e di Luna. La scoperta di nuove comete, supernove, asteroidi, nove. La prima attestazione in italiano del termine "astrofilo" potrebbe collocarsi verso l'inizio dell'Ottocento. Un astrofilo possiede generalmente un piccolo telescopio ed un corredo di piccoli accessori coi quali ama passare le notti all'aperto osservando visivamente o fotograficamente la volta stellata.

L'astronomia è la scienza che si occupa dell'osservazione e della spiegazione degli eventi celesti. Studia le origini e l'evoluzione, le proprietà fisiche, chimiche e temporali degli oggetti che formano l'universo e che possono essere osservati sulla sfera celeste. È una delle scienze più antiche e molte civiltà arcaiche in tutto il mondo hanno studiato in modo più o meno sistematico il cielo e gli eventi astronomici: egizi e greci nell'area mediterranea, babilonesi, indiani e cinesi nell'Oriente, fino ai maya e agli incas nelle Americhe. Questi antichi studi astronomici erano orientati verso lo studio delle posizioni degli astri (astrometria), la periodicità degli eventi e la cosmologia e quindi, in particolare per questo ultimo aspetto, l'astronomia antica è quasi sempre fortemente collegata con aspetti religiosi. Oggi, invece, la ricerca astronomica moderna è praticamente sinonimo di astrofisica. L'astronomia non va confusa con l'astrologia, una pseudoscienza che sostiene che i moti apparenti del Sole e dei pianeti nello zodiaco influenzino in qualche modo gli eventi umani, personali e collettivi. Anche se le due discipline hanno un'origine comune, esse sono totalmente differenti: gli astronomi hanno abbracciato il metodo scientifico sin dai tempi di Galileo, a differenza degli astrologi. L'astronomia è una delle poche scienze in cui il lavoro di ricerca del dilettante e dell'amatore (l'astrofilo) può giocare un ruolo rilevante, fornendo dati sulle stelle variabili o scoprendo comete, nove, supernove, asteroidi o altri oggetti.