伽利略最先把望远镜指向太空,使天文学研究进入了望远镜观测的时代．近代以来,望远镜的口径不断增大,观测的距离和清晰度不断增加。

自19 世纪照相术发明以来,照相方法逐步被应用到天文研究方面．由于光学的进步,分光方法在天文研究中得到了进一步的应用．分光方法是指让星光通过棱镜或光栅,使之按波长大小排列,形成光谱进而研究的方法．牛顿用棱镜分解日光是分光方法的开始．50年代以来,随着航天技术的发展,人们已经不再局限于在大气层以内进行天文观测了,而开始了大气层外的天文观测活动．在这方面最著名的例子是1990年4月由美国人通过航天飞机送入太空的哈勃望远镜。

20 世纪天文研究方面具有革命性意义的是射电天文学的出现．射电天文学使天文观测的范围从可见光频率扩展到了所有电磁波谱的频率范畴,开辟了对不可见天体的研究,在某种意义上导致了20 世纪天文学的革命性进展。