天文學是一門古老而常新的自然科學，研究對象是宇宙的規律。它是以觀察及解釋天體的物質狀況及事件為主的學科。主要研究天體的分布、運動、位置、狀態、結構、組成、性質及起源和演化。天文學與其他自然科學不同之處在于，天文學的主要實驗方法是觀測，通過觀測來收集天體的各種信息。因而對觀測方法和觀測手段的研究，是天文學家努力研究的一個方向。不斷改進和拓寬天文觀測的方法是天文學家和天文愛好者永無止境的追求和使命，也是推動天文學發展的動力和源泉。
在天文觀測中，除了射電觀測，非可見光天文觀測還包括紅外觀測、紫外觀測、X射線觀測和γ射線觀測等。由于這幾種天文觀測受地球大氣的影響更大，人們往往將望遠鏡安裝在飛機上，或用熱氣球載上高空。此后又用火箭、航天飛機和衛星等空間技術將望遠鏡送到地球大氣層外。
對于天文觀測來說，由于天體光線暗弱，天文觀測用望遠鏡口徑（物鏡片直徑）大小是最重要的?？趶皆酱蟆⑼ü饬烤驮酱?，成本、體積就越大。世界上對于天文望遠鏡的命名，也都是以口徑稱呼的，如：120厘米級、2.16米級（中國最大）、6米級（前蘇聯和世界最大）。所以如果經濟條件許可，天文觀測用望遠鏡首先應盡量選擇大口徑的。倍數=物鏡焦距/目鏡焦距，所以在磨制鏡片時只要增加物鏡焦距或者減少目鏡焦距既可得到更高的倍率，如果愿意，倍數可以輕易地做到幾百幾千倍以上，但實際上一架望遠鏡合理的使用倍數是受物鏡口徑、觀測環境限制的：口徑大的倍數可以高些，但這也是有限度的，即使用天文臺使用的大型天文望遠鏡：其最高倍數一般也只是幾百倍，這是因為觀測環境對望遠鏡的影響更大，隨著陪數的增高，大氣中的灰塵、氣流也會被同時放大。同時倍數越高，觀測視場就越小、越暗、導致分辨力下降，反而使觀測效果降低，這也是為什么要耗巨資在太空中安置哈勃望遠鏡的原因。另外高倍率對望遠鏡的穩定性要求也極高，在幾十倍時，很小的碰動也會使望遠鏡的景物發生抖動，幾百倍時即使很輕的微風也會導致景物抖動不停，難以正常觀測。高倍所導致視場變小的另一大不足是尋找目標極為困難，用過天文望遠鏡的朋友都有這種體會：想要用高倍望遠鏡尋找一個目標是很麻煩的，好容易找到所要觀測的目標后，又會因地球的自轉而使目標很快離開視場，又得重新尋找。因此說盲目追求高倍是不實際的。根據光學規律和長期的經驗表明，一架望遠鏡的最大實用倍率為D值左右（D=物鏡口徑，毫米），如一架望遠鏡口徑為50mm，其最大實用倍率不應超過50倍。在天文觀測中，除了月球、太陽、幾大行星、星團、星云、星系等天體由于距地球相對近些或大些，可以觀測到視面，對于其它所有的恒星來講，由于距地球實在太遙遠，即使是太空中的哈勃望遠鏡進化論多少倍看到的也只是一個亮點。但口徑越大看到的恒星亮點也就越多，所以對于天文望遠鏡來講同雙筒望遠鏡一樣，口徑比倍率更重要，由于天文觀測都是固定在三角架上，因此體積大些無關緊要。
為了盡可能多的收集探測目標，大面陣的CCD已經成為天文觀測科學家的標配；與此同時為了收集更多星等的目標，極低的暗噪聲也是天文光測者的關注點；天文觀測站普遍遠離市區等人員、燈光聚集區域，使得風冷或者水冷，尤其是水冷大受青睞。
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