Le développement des recherches en Astronomie est largement fonction des moyens d'observation - qu'il s'agisse de grands télescopes ou radiotélescopes installés au sol, ou d'instruments envoyés dans l'espace: ballons ou satellites - et des moyens informatiques qui offrent des possibilités incomparables de calcul et de modélisation des phénomènes naturels et qui permettent de faire une analyse très poussée des données acquises grâce aux observations.
La recherche en Astronomie fait appel à de nombreuses disciplines (mathématiques, physique, chimie) ; c'est un travail d'équipe qui demande une collaboration étroite entre chercheurs (les astronomes), ingénieurs et techniciens, au niveau national et international.
Différents domaines d'activité peuvent être définis, d'une part selon les objets étudiés, d'autre part suivant les techniques employées. Certains astronomes sont plus spécialisés dans les observations, ou dans l'instrumentation, d'autres dans le traitement et la gestion des données, d'autres enfin dans la théorie ou la modélisation; ces domaines sont complémentaires et les astronomes peuvent exercer leur activité dans plusieurs domaines.
Pour effectuer leurs observations, les astronomes utilisent des instruments qui sont souvent de plus en plus grands et de plus en plus performants. Il s'agit de recueillir et d'analyser le rayonnement envoyé par les astres de façon à en obtenir le maximum d'informations. Les instruments sont conçus et réalisés par des astronomes, des ingénieurs et des techniciens. Les observations préparées longtemps à l'avance ont généralement pour but de vérifier les prévisions du théoricien. L'utilisation des grands instruments est accordée en fonction de l'intérêt scientifique des projets présentés. Les observations elles-mêmes sont généralement de courte durée. Mais beaucoup de temps et de travail sont consacrés à l'exploitation et à l'interprétation de ces observations. Le but à atteindre est l'obtention d'une information aussi détaillée que possible sur les astres étudiés, de déterminer quelles conditions les régissent et quels processus physiques interviennent. Ce travail qui nécessite de très gros ordinateurs, utilise et développe les études théoriques. Les modèles établis par l'astronome théoricien à partir des résultats des observations devront être vérifiés par de nouvelles observations.
Les résultats scientifiques obtenus sont finalement publiés dans des revues spécialisées, des comptes rendus de colloques ou des monographies, ce qui permet à la communauté internationale d'en prendre connaissance.
Ainsi avance la science, s'appuyant sur des techniques de pointe ou, inversement, faisant évoluer les idées, les techniques, pour le bénéfice de tous.
Il existe une échelle étendue de carrières possibles. Les niveaux de qualification vont du baccalauréat pour les techniciens de premier niveau au doctorat pour les ingénieurs de recherche.