L’osservazione astronomica o astronomia osservativa è l’attività di osservazione del cielo e degli oggetti celesti, che può essere effettuata a livello professionale o amatoriale, con o senza un’apposita strumentazione. L’astronomia osservativa è una divisione della scienza astronomica che riguarda l’acquisizione dei dati, contrariamente all’astrofisica teorica che concerne principalmente la scoperta delle implicazioni misurabili di modelli fisici. Come scienza, l’astronomia è alquanto ostacolata dal fatto che è impossibile condurre esperimenti diretti sulle proprietà dell’universo lontano. D’altra parte questo è in parte compensato dal fatto che gli astronomi hanno a disposizione un grande numero di esempi visibili di fenomeni stellari che possono essere esaminati. Questo permette ai dati osservativi di essere tracciati tramite grafici, registrando così andamenti generali. Esempi vicini di fenomeni specifici, come le stelle variabili, possono dunque essere usati per dedurre il comportamento di ciò che si presenta più distante e, di conseguenza, questi criteri di valutazione distanti possono essere impiegati per misurare altri fenomeni nelle vicinanze, inclusa la distanza di una galassia.