Secondo la NASA, gli strumenti degli astronomi moderni includono telescopi avanzati in grado di studiare la luce riflessa dal sole, dalla luna, dai pianeti, dalle comete e dalle stelle. I radiotelescopi sono utilizzati nello studio delle onde radio, mentre I telescopi a raggi gamma trasportati nello spazio aiutano nello studio dei raggi gamma.
Diversi tipi di apparecchiature sono utilizzate per l'astronomia a seconda della sezione dello spettro elettromagnetico che un astronomo deve osservare, secondo Astronomy Online. Gli astronomi usano telescopi e antenne radio dalla superficie terrestre per osservare la luce visibile, le onde radio e i raggi infrarossi vicini. I telescopi sono dotati di dispositivi aggiuntivi come fotocamere digitali con dispositivo di ricarica senza pellicola, una gamma di filtri e spettrometri. Questi strumenti consentono la cattura di fenomeni non visibili a occhio nudo.
L'astronomia mainstream sta adottando sempre più strumenti specializzati, come rilevatori di neutrini sotterranei e rilevatori di onde gravitazionali. Telescopi e antenne radio possono anche essere usati a coppie per introdurre interferometri, che migliorano le capacità di risoluzione per fornire immagini più chiare.
Le prime civiltà non usavano attrezzature astronomiche per studiare le stelle, sebbene osservassero e cercassero di dare un senso a esse. Galileo inventò il primo telescopio e lo utilizzò nei primi anni del 1600 per osservare i crateri sulla superficie della luna, i segni scuri sulla superficie del sole e le piccole lune che ruotavano attorno a Giove. Un telescopio, indipendentemente dalla sua complessità, funziona sul principio della rifrazione o della riflessione.