Astronomija (grč. astros = "zvijezda", nomos = "zakon") nauka je koja obuhvata posmatranje i objašnjenje događaja izvan Zemlje i njene atmosfere. Izučava porijeklo, evoluciju te fizička i hemijska svojstva tijela koja možemo posmatrati na nebu (a koja su izvan Zemlje) i procese koji ih obuhvataju.
Astronomija je jedna od onih nauka u kojima amateri igraju ključnu ulogu, posebno u otkrićima i posmatranju prolaznih pojava. Astronomiju ne treba miješati s astrologijom, pseudonaukom koja pokušava predvidjeti ljudsku sudbinu na osnovu praćenja putanja nebeskih tijela [1]. Iako ove dvije naučne oblasti dijele isto porijeklo, ipak se mnogo razlikuju [2].
Naučnici koji se bave astronomijom se zovu astronomi. Astronomi koriste naučne metode, dok ih astrolozi ne koriste.
Astronomija je vjerovatno jedna od najstarijih prirodnih nauka čiji počeci sežu u daleku prošlost. Rana astronomija se zasnivala na posmatranju i predviđanju kretanja vidljivih nebeskih tijela, naročito planeta i zvijezda.
Drevne kulture su nebeska tijela poistovjećivali s božanstvima i duhovima, dovodeći u vezu ova tijela i njihove putanje sa fenomenima poput kiše, sušnih sezona, plime i oseke. Postoji općeprihvaćeno mišljenje da su prvi "profesionalni" astronomi bili svećenici i da je njihovo poimanje nebesa smatrano "božanskim".
Svjetski kalendari su uređivani prema kretanju Sunca i Mjeseca (na osnovu mjerenja dužine dana,mjeseca i godine), i bili su od važnosti poljoprivrednim društvima koja su vodila računa o tačnom vremenu žetve i sjetve. Današnji savremeni kalendar temelji se na starorimskom kalendaru prema kojem se godina dijelila na dvanaest mjeseci koji su imali ili po trideset ili po trideset i jedan dan. Razni su rimski carevi naknadno vršili izmjene na kalendarima, a Gaj Julije Cezar je potaknuo reformu kalendara i uveo prijestupnu godinu.
Grčki astronomi dali su veliki doprinos razvoju astronomije, ali se napredak u Evropi gotovo zaustavio u srednjem vijeku, dok je u islamskom svijetu astronomija doživjela renesansu i veliki napredak. Arapski astronomi bili su veoma napredni i njihova djela su vjerovatno kasnije preuzeli kršćanski učenjaci[potreban citat]. I dan danas većina najsjajnijih zvijezda nosi arapska imena ili korijen iz tih imena. Djela Nikole Kopernika predlagala su heliocentrični sistem (iako je bio ranije otkriven od strane islamskih učenjaka[potreban citat]). Njegovo djelo su zaštitili, proširili i prepravili po svom ukusu Galileo Galilei i Johannes Kepler. Posljednji od njih dvojice je predvidio sistem koji tačno u detalje opisuje kretanja planeta oko Sunca kao središta. Međutim on nije razumio osnove zakona o kojima je pisao, te je to prepušteno Newtonovom pronalasku nebeske dinamike i njegovom zakonu gravitacije, koji predstavlja konačno objašnjenje kretanja planeta.
Astrofizika je postala moguća kada se shvatilo da elementi koji sačinjavaju druga nebeska tijela sačinjavaju i Zemlju, i da za njih vrijede isti fizički zakoni. Zvijezde su otkrivene mnogo kasnije kao daleki objekti, i s pojavom spektroskopije dokazano je da su vrlo slične našem Suncu, ali s različitim rangom temperatura, masa i veličina. Postojanje naše galaktike, Mliječnoga puta, kao zasebne grupe zvijezda je međutim tek dokazano o XX vijeku, zajedno s postojanjem „vanjskih galaksija", i ubrzo kasnije sa širenjem Svemira uočenom pri udaljavanju većine galaktika od nas.
Kosmologija, disciplina koja je usko povezana s astronomijom, ostvarila je veliki napredak tokom XX vijeka, s modelom vrućeg velikog praska teško podržanim astronomskim i fizičkim dokazima, kao što su kosmičko pozadinsko mikrovalno zračenje, Hubbleov zakon i kosmološko mnoštvo elemenata.