Khám phá không gian là cuộc điều tra liên tục về môi trường bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất. Nó bao gồm việc kiểm tra chuyên sâu các thiên thể tương đối gần như mặt trời, hành tinh và mặt trăng, cũng như quan sát ở xa ngôi sao, thiên hà và các hiện tượng vũ trụ khác.
Khám phá không gian dựa trên một số phát triển công nghệ tiên tiến. Các kính thiên văn lớn, tinh vi được sử dụng để quan sát các vật thể ở xa, sử dụng tất cả các bước sóng của quang phổ điện từ, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, sóng vô tuyến và ánh sáng hồng ngoại. Các tàu thăm dò vũ trụ robot và tàu vũ trụ có người lái được sử dụng để khảo sát các vật thể lân cận như hành tinh và mặt trăng, cũng như điều tra các hiện tượng chỉ có trong môi trường vi trọng lực và chân không của không gian
