Thiên văn học là một nhánh của khoa học nghiên cứu các vật thể bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất, chuyển động và bản chất của những vật thể này. Theo Cổng thông tin Khoa học điện tử dành cho Thủ thư New England, hai nhánh chính của thiên văn học là quang học và phi quang học.
Cổng thông tin khoa học điện tử định nghĩa thiên văn học quang học là việc sử dụng kính thiên văn để nghiên cứu hình ảnh và tìm hiểu thêm về vũ trụ. Trong thiên văn học phi quang học, các nhà khoa học sử dụng các công cụ và dụng cụ khác để tìm hiểu về quang phổ điện từ. Ví dụ: họ sử dụng tín hiệu vô tuyến năng lượng thấp và tia gamma năng lượng cao để tìm hiểu thêm về sao neutron, lỗ đen và nhiều chủ đề khác.
Space.com giải thích năm lĩnh vực phụ của thiên văn học. Thiên văn học hành tinh là nghiên cứu về các hành tinh, các ngôi sao và các thiên thể khác ngoài Trái đất, và các hiện tượng trong và ngoài hệ mặt trời. Thiên văn học sao khám phá cách các ngôi sao được tạo ra, cách chúng phát triển và cách chúng chết đi. Thiên văn học thiên hà là nghiên cứu về Dải Ngân hà, trong khi thiên văn học ngoài thiên hà là nghiên cứu về cách các thiên hà ngoài Dải Ngân hà được nhóm lại và tương tác với nhau. Vũ trụ học là nghiên cứu về nguồn gốc và sự phát triển của vũ trụ, thiên văn học có liên quan mật thiết đến lĩnh vực vật lý thiên văn và trùng lặp về nhiều khái niệm vũ trụ học. Trên thực tế, hai thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế cho nhau.
