ഖഗോള വസ്തുക്കളായ ഗ്രഹങ്ങൾ, ധൂമകേതുക്കൾ, നക്ഷത്രങ്ങൾ, താരാപഥങ്ങൾ തുടങ്ങിയവയേയും ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിന് പുറത്ത് നടക്കുന്ന പ്രതിഭാസങ്ങളേയും കുറിച്ചു പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ് ജ്യോതിഃശാസ്ത്രം. ഏറ്റവും പ്രാചീനമായ ശാസ്ത്രശാഖകളിൽ ഒന്നാണിത്. ദൂരദർശിനിയുടെ കണ്ടുപിടുത്തത്തോടെയാണ്‌ ജ്യോതിഃശാസ്ത്രം ഒരു ആധുനികശാസ്ത്രശാഖയായി വികസിച്ചത്. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ ജ്യോതിശാസ്ത്രം നിരീക്ഷണ ജ്യോതിഃശാസ്ത്രം, സൈദ്ധാന്തിക ജ്യോതിർഭൗതികം എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി വിഭജിക്കപ്പെട്ടു. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ പല അടിസ്ഥാന സിദ്ധാന്തങ്ങളേയും പരീക്ഷിക്കാൻ നിരീക്ഷണ ജ്യോതിഃശാസ്ത്രം സഹായിക്കുന്നു.