Fysikken har tette band med astronomien. Mange fysiske oppdagingar kjem frå astronomiske observasjonar. Nokre viktige strukturar er solsystem og galaksar.
Astronomi er eit av dei få vitskaplege felta der amatørar enda spelar ein aktiv rolle, framfor alt i oppdaging og observering av tilfeldige fenomen som, til dømes, kometar. Astronomi skal ikkje forvekslast med astrologi, som er ein pseudovitskap der ein prøver å føreseie lagnaden til menneska gjennom å fylgje banane til himmellekamane. Dei to har liknande røter (studien av himmelen og himmellekamane) men skil seg markant i at astronomane bruker vitskaplege metodar og fakta som kan verifiserast, mens astrologar ikkje gjer det.
Astronomien var ein av dei første empiriske vitskapane, det vil seie ein vitskap der ein baserer teoriar på observasjon av faktiske hendingar i staden for filosofiske resonnement. Dette leidde til djupe konfliktar med den katolske kyrkja, som såg på filosofiske studium av Bibelen som den einaste kjelda til kunnskap, og mange tidlege astronomar som til dømes Galileo Galilei og Nikolaus Kopernikus blei forfølgde og skulda for kjetteri av kyrkja. Andre tidlege astronomar blei tvinga til å ta tilbake eller tilpasse teoriane sine for at dei skulle passe med kyrkjas verdsbilete.
