В більшості випадків астрономічні спостереження потребують ретельних вимірювань кутів, моментів часу, світлових потоків та інших даних. Наступна обробка результатів спостережень нерідко потребує кропітких розрахунків і, в кінцевому рахунку, дозволяє отримати ті чи інші дані про природу досліджуваних тіл і створених ними систем. До середини XX століття спостереження були практично єдиним джерелом знань про космос (за винятком можливості дослідження хімічного складу метеоритів, що впали на Землю та енергії первинних космічних променів).