Наблюдательная астрономия — область астрономии, связанная с получением наблюдательных данных о небесных объектах с применением телескопов и других астрономических приборов.
Как наука, астрономия практически лишена возможности проведения экспериментов с объектами Вселенной, что несколько компенсируется возможностью наблюдать и исследовать огромное число примеров астрономических явлений. Подобные наблюдения позволяют, например, прослеживать некоторые закономерности проявляемых объектами свойств. Результаты изучения близких объектов, проявляющих определённые свойства, (например, переменные звёзды) можно распространить на более далёкие объекты с похожими свойствами: так, по зависимости светимости от периода пульсации для цефеид можно оценивать расстояния до других галактик.
Галилео Галилей применял телескоп для наблюдения небесных объектов и записывал результаты наблюдений. С тех пор наблюдательная астрономия существенно развилась, совершенствовалась техника создания телескопов.
Традиционное деление наблюдательной астрономии на разделы связано с разбиением электромагнитного спектра на диапазоны:
Помимо получения данных при регистрации электромагнитного излучения, современные астрономы также могут проводить наблюдения нейтрино, космических лучей или гравитационных волн.
Оптическая и радиоастрономия могут использовать наземные обсерватории, поскольку на длинах волн данных диапазонов земная атмосфера относительно прозрачна. Обычно обсерватории располагают на больших высотах для уменьшения поглощения и искажений, создаваемых атмосферой. Некоторые длины волн инфракрасного диапазона существенно поглощаются молекулами воды, поэтому зачастую обсерватории строят в сухих пунктах на большой высоте или в космосе.