thumb|Teleskop Mayall Astronomia obserwacyjna – dział astronomii zajmujący się obserwacjami nieba jako podstawowym źródłem danych. Obserwacje astronomiczne prowadzone są za pomocą instrumentów naziemnych, oraz satelitów wyposażonych w przyrządy obserwacyjne. Do instrumentów naziemnych zalicza się przede wszystkim teleskopy, oraz radioteleskopy.
Umieszczenie przyrządu obserwacyjnego na orbicie jest niezwykle kosztowne, ale daje ogromne możliwości ze względu na brak wpływu atmosfery. W ostatnich latach nastąpił jednak szybki rozwój technologii konstruowania teleskopów naziemnych - warto tu wspomnieć o systemach optyki aktywnej i optyki adaptatywnej – dzięki któremu współczesne teleskopy naziemne nie pozostają daleko w tyle za orbitalnymi. Jednymi z najbardziej czułych przyrządów są teleskopy Kecka na Mauna Kea (Hawaje). Radioteleskopy pozostają pod wielkim wpływem zakłóceń powodowanych przez różnego rodzaju sprzęt elektroniczny stosowany wszędzie i coraz powszechniejszy;