天体物理学的分支。利用光学望远镜、光度测量仪器、分光仪器和偏振光测量仪器观测和研究天体的学科。1609年伽利略首先使用天文望远镜观测天体，开创了光学天文学。随着科学技术的发展，光学望远镜精密度愈来愈高，口径愈来愈大。至20世纪末，世界上最大反射望远镜的口径达6米，从而不断发现新的天体和观测到新的天象。其观测手段正向*多镜面望远镜和*空间望远镜发展。