它的研究对象是辽阔空间中的各种天体。通过观察天体的存在、测量它们的位置来研究它们的结构、探索它们的运动和演化的规律，扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。

主要依靠观测是天文学研究方法的基本特点。不断的创造和改革观测手段，也就成为天文学家一个致力不懈的课题；天文学的发展对于人类的自然观一直有着重大的影响；各类天体的起源和演化是天文学研究中的一个重大课题。


天文系的研究方向大体有：天体测量学、天体力学、天体物理学、射电天文学、空间天文学、天体演化学等。