أجرى علماء الفلك الأوائل ملاحظات منهجية للسماء في المساء، حيث تم اكتشاف تحف فلكية خلال فترات مبكرة جداً. ومع ذلك، كان من الضروري اختراع التلسكوب قبل أن يتطور علم الفلك ليصبح من العلوم الحديثة. شمل علم الفلك تخصصات متنوعة على مر التاريخ مثل القياسات الفلكية، والملاحة الفضائية، وعلم الفلك النسبي، ووضع التقاويم، وعلم التنجيم، ولكن علم الفلك الاحترافي يعتبر مرادفاً لعلم الفيزياء الفلكي.
منذ القرن العشرين انقسم مجال علم الفلك إلى فرع علم الفلك الرصدي وعلم الفلك النظري. ويركز علم الفلك الرصدي على استخدام المراصد على الأرض والمراصد الفضائية لتجميع الصور وتحليل البيانات باستخدام أجهزة للرصد مثل التلسكوب وتلسكوب الأشعة تحت الحمراءوتلسكوبات الأشعة السينية وأشعة غاما. بينما يهتم علم الفلك النظري بصياغة نظريات وتطوير نماذج للعمليات الفيزيائية التي تجري في مختلف الأجرام السماوية من نجومومجرات وتجمعات المجرات وانفجارات أشعة غاما التي تحدث في بعض النجوم، وحسابها بالحاسب الآلي أو النماذج التحليلية في محاولات للتوفيق بين الحسابات مع ما تؤتي به القياسات لفهم وتفسير مختلف الظواهر الفلكية وتأثيرها على الأرضوالإنسان. يكمل الفرعيين بعضهما البعض، حيث يسعى علم الفلك النظري إلى تفسير النتائج الرصدية والظواهر الفلكية، وتكون المشاهدة العملية التي نحصل عليها من الرصد هي الحاكم على صحة النتائج النظرية.
النظام الشمسي أو المجموعة الشمسية هو الاسم الذي يُطلق عادة على النظام الكوكبي الذي يتكون من الشمس وجميع ما يَدور حولها من أجرام بما في ذلك الأرضوالكواكب الأخرى. كما يَتضمن النظام الشمسي أجراماً أخرى أصغر حجماً هي الكواكب القزمةوالكويكباتوالنيازكوالمذنبات، إضافة إلى سحابة رقيقة من الغازوالغبار تعرف بالوسط البين كوكبي. كما أنه توجد توابع الكواكب التي تسمى الأقمار، والتي يَبلغ عددها أكثر من 150 قمر معروف في النظام الشمسي، معظمها تدور حول العمالقة الغازية. لكن أكبر جرم في النظام الشمسي وأهم هذه الأجرام طبعاً هو الشمس، النجم الذي يَقع في مركز النظام ويَربطه بجاذبيته، فكتلتها تبلغ 99.8% من كتلة النظام بأكمله، كما أنها هي التي تشع الضوء والحرارة الذين يَجعلان الحياة على الأرض مُمكنة، وهي مع ذلك ليس إلا نجماً متوسط الحجم. أما بعد الشمس فتأتي الكواكب، حيث توجد في النظام الشمسي ثمانية كواكب هي بالترتيب حسب البعد عن الشمس: عطاردوالزهرةوالأرضوالمريخ (الكواكب الصخرية) والمشتريوزحلوأورانوسونبتون (العمالقة الغازية). يَعتقد معظم الفلكيين حالياً بأن النظام الشمسي قد وُلد قبل 4.6 مليارات سنة من سحابة ضخمة من الغازوالغبار تعرف بالسديم الشمسي. وحسب هذه النظرية، بدأ هذا السديم بالانهيار على نفسه نتيجة لجاذبيته التي لم يَستطع ضغطه الداخلي مقاومتها.
عمليَّة إطلاق المكّوك الفضائي STS-1، يوم 12 نيسان (أبريل) 1981م من على المنصَّة 39A، بعد ثوانٍ فقط من حُلول السَّاعة السَّابعة صباحًا، وعلى متنه رُوَّادُ الفضاء جون يونغوروبرت كريبن في مُهمَّةٍ للدوران في فلك الأرض على مدى 54 ساعة، لتنتهي بهُبوطٍ بلا دفعٍ وُقوديّ في قاعدة أدواردز الجويَّة بولاية كاليفورنيا الأمريكيَّة
... أن الضوء يستغرق سنوات حتى يصل إلينا من الأجرام البعيدة، وهكذا فنحن نرى المظهر الذي كانت تبدو عليه بالماضي. فالنجم الذي يبعد عنا خمس سنوات ضوئية يحتاج ضوؤه إلى خمس سنوات للوصول إلينا.
... أن الطيف المرئي بألوانه السبعة لا يُشكل إلا جزءاً صغيراً من طيف الضوء الكامل (الطيف الكهرومغناطيسي)، حيث لا يُمكن للعين البشرية إلا رؤية جزء صغير من الأطوال الموجية للضوء. ومن المفيد أحياناً استخدام أطوال موجية أخرى لرصد الأجرام السماوية. (انظر أيضاً: علم الفلك للأشعة السينية).
