天文学包含天体物理学、天体测量学、天体力学和天文技术与方法4个学科方向。

1.天体物理学  是目前天文学的主要研究领域，它包括对宇宙各层次天体的起源和演化的研究。为此，要通过不同电磁波段对天体的观测，通过已知的物理理论来解释，总结出它们的演化规律，这包括了整个的宇宙、星系、恒星、太阳系乃至太阳系外小天体的物理特性的研究。天体物理还通过观测研究各种天象，例如目前已知的除了宇宙大爆炸以外最强烈的丁射线暴等各类高能现象的研究，对不同类型星系和恒星的研究可以了解它们的起源和演化。特别对双星的研究可以更好地了解恒星的物理过程，在了解恒星的演化过程中，我们也同时了解了 宇宙中元素合成和演化过程。

2.天体测量学  主要研究微角秒精度多波段参考架的建立和参考架连接，并通过测量各 种天体的位置、运动、辐射等来获取天文数据，和天体物理的研究无论在方法还是在结果上其实是难以完全分离的，因为天体位置精密测量，例如对大量恒星位置、运动的测量是研究银河系演化的最重要的基本数据。

3.天体力学  使用力学规律来研究天体的运动，主要研究行星系统（太阳系小行星带、Kuiper带天体、太阳系外行星系统等）以及人造航天器的动力学。天体力学不仅可用于太阳系内天体，多质点动力学的研究是星系演化研究的重要手段。人造天体轨道的研究，还涉及地球环境的物理条件。对近地小天体的监测是保障人类自身安全的重要手段。

4.天文技术与方法  由于天文学观测手段已经覆盖了整个电磁波段，现在甚至发展到对宇宙线、中微子和引力波的探测。所以研制出先进的，不仅适用于地面（包括条件极端的南 极等地区），更要考虑到空间环境的观测设备，这要求有良好的基础和足够高的技术训练的专门人才。