Podľa cieľa, predmetu a metód výskumu sa astronómia delí na viaceré oblasti, ktoré sa časom dopĺňajú, prípadne i menia podľa jej hlavného zamerania v danom čase.
Astronómiu môžeme rozdeliť na:
Astrometria – zaoberá sa presným určovaním polôh astronomických objektov. Je to teda pozičná astronómia. Jej súčasťou je:
sférická astronómia – zaoberá sa matematickými metódami určovania zdanlivých polôh a pohybov vesmírnych telies.
fundamentálna astronómia – zaoberá sa určovaním presných súradníc objektov na oblohe, zostavuje katalógy presných polôh hviezd a čo najpresnejšie sa snaží odvodiť hodnoty základných astronomických konštánt.
praktická astronómia – zaoberá sa pozorovacími metódami, prístrojmi, určuje na základe astronomických pozorovaní geografické súradnice a presný čas.
Nebeská mechanika – nazývaná tiež astrodynamika, sa zaoberá zákonitosťami pohybu vesmírnych telies, odvodzuje metódy na určovanie dráh vesmírnych telies z pozorovaného pohybu a na výpočet efemeríd.
Astrofyzika – skúma stavbu, fyzikálne vlastnosti a chemické zloženie vesmírnych telies. Rozdeľujeme ju na:
praktická astrofyzika – venuje sa konštrukcii vhodných astrofyzikálnych zariadení, získavaniu pozorovacích údajov a ich vyhodnocovaniu.
teoretická astrofyzika – vysvetľuje pozorované javy na základe fyzikálnych zákonov. Podľa metódy výskumu sa teoretická astrofyzika delí na astrofotometriu, astrospektroskopiu, astrofotografiu, fotoelektrickú fotometriu, rádioastronómiu, rontgenovú astronómiu, infračervenú astronómiu, ultrafialovú astronómiu, neutrínovú astronómiu atď..
Podľa predmetu výskumu sa z astrofyziky vyčleňujú viac-menej samostatné oblasti astronómie: fyzika hviezd, fyzika Slnka, fyzika planét, kometárna astronómia, meteorická astronómia, fyzika hmlovín, fyzika kozmického žiarenia atď.
Stelárna astronómia – zaoberá sa výskumom priestorového rozloženia a zákonitostí pohybov hviezd a hviezdnych sústav. Podľa metódy výskumu sa delí na stelárnu štatistiku, stelárnu kinematiku a stelárnu dynamiku. Podľa predmetu výskumu na:
galaktická astronómia – zaoberá sa štruktúrou a vnútornými pohybmi našej Galaxie
mimogalaktická astronómia – zaoberá sa kozmickými objektami za hranicami našej Galaxie, teda galaxiami, kopami galaxií, supergalaxiami, Metagalaxiou, medzihviezdnou hmotou atď.
Kozmogónia – veda o vývoji a vzniku vesmírnych telies a ich sústav. Podľa predmetu výskumu sa delí na kozmogóniu slnečnej sústavy, hviezdnu kozmogóniu, kozmogóniu galaxií atď.
Kozmológia – veda o vzniku a vývoji vesmíru v najširšom meradle. Pri odvodzovaní modelov sa opiera o všeobecnú teóriu relativity a pri overovaní modelov vesmíru o výsledky pozorovaní mimogalaktickej astronómie a rádioastronómie.
