Para la observación e investigación de los astros se utilizan muchas técnicas diferentes y, por lo tanto, podemos dividir la astronomía según el método o la técnica utilizada en dicha investigación: la astronomía visual es la más antigua de todas, ya que se realiza directamente o con telescopios.

La astronomía fotográfica complementa a la anterior mediante información plasmada en fotografías del cielo; la astronomía espectroscópica utiliza el análisis espectral de los astros (cada elemento tiene su espectro característico) para obtener la composición química de éstos; la radioastronomía estudia las ondas de radio emitidas por los cuerpos celestes; la fotometría estelar se encarga de medir la intensidad luminosa de los diferentes cuerpos de esta naturaleza, principalmente estrellas; otras técnicas son la astronomía geodésica, topográfica o náutica.