天體測量學
天體測量學是天文學中最先發展起來的一個分支，其主要任務是研究和測定天體的位置和運動，建立基本參考坐標係和確定地麵點的坐標。它包括球麵天文學、方位天文學、實用天文學和天文地球動力學等分支學科。
天體測量學是天文學中發展起來最早的一個分支。遠古時，人們為了適應晝夜交替和季節變遷，開始對天象進行觀測和記錄。他們用肉眼觀察了太陽、月亮、行星和亮恒星的運動規律，把天體進行命名、分區分塊，製定曆法，編出星表和星圖，而這些工作便是當時天文學的主要課題，因此，可以說，剛剛誕生的天文學就是天體測量學。
望遠鏡發明並用於天文觀測以後，大大提高了編製星表、星圖的精度，促進了天體測量學的發展。
天體力學、天體物理學的先後興起，為天體測量學帶來了生機。目前，對天體的測量已擴展到了全波段測量，測量的儀器在不斷地改進，測量的精度也在逐步提高。可以預想，將來天體測量學不僅自身能得到進一步完善，而且可以為天體力學、天體物理學等學科開辟新道路。
天體力學
天體力學是天文學中較早形成的一個分支學科，主要研究天體的運動和形狀。這裏說的天體是指太陽係內的成員，近代又加入一些人造天體（如衛星、探測器等）以及一些為數不多的恒星係統。天體的運動是指天體質量中心在空間的移動和繞其質量中心的轉動（即自轉）。天體的形狀，主要是研究流體或彈性體在內部引力和自轉離心力的作用下的平娜概其變化規律。
直到1543年哥白尼提出日心說後，人類才第一次有了反映太陽係真運動的模型。開普勒根據他老師第穀觀測的行星資料，總結出行星運動的三大定律，他還提出著名的開普勒方程，這些都深刻地描述了行星的運動。直到伽利略時，伽利略不僅對物體的運動而且對物體運動的原因——力都作了深人的研究。牛頓根據前人在力學、數學和天文學方麵的成就，提出了瓦有引力定律以及牛頓運動三大定律。以這些定律為基礎的天體力學誕生了。當然牛頓便是天體力學當之無愧的鼻祖。有意思的是“天體力學”這個詞並非出自牛頓之手，而是由後來的數學家、天文學家拉普拉斯提出的。
天體力學自誕生以後，經曆了3個階段。從創立到19世紀後期為奠基時期，即經典天體力學時期，主要研究太陽係內的大行星和月球的運動，研究的方法主要是經典分析方法，即攝動理論。從這時候起，天文學與數學結下了不解之緣，比如牛頓、萊布尼茨、歐拉、達朗貝爾、拉格朗日、勒讓德、泊鬆、雅可比、哈密頓等既是著名的數學家，又可算是天文學家。1846年，根據勒威耶和J.C亞當斯的計算，發現了海王星，這是經典天體力學的巨大成功。也是自然科學理論預見性的重要。
從19世紀後期到20世紀50年代是天體力學的發展時期，研究的對象除大行星外，還有小行星、彗星和衛星。研究的方法除了分析方法外，還輔之以定性方法和數值方法，其間，龐加萊在1892年到1899年出版的3卷本《天體力學的新方法》是這個時期的代表作。
第三階段是20世紀50年代以後，為現代天體力學時期，研究對象又增加了人造天體和某些恒星係統。分析方法、數值方法和定性方法得到結合和發展。
天體力學包括的內容有：攝動理論、數值方法、定性理論、天文動力學、曆書天文學、天體的形狀和自轉理論、多體問題等。在日常生活中我們接觸最多的天象預報，其中就有天體力學的很大功勞。：用天體力學的方法，可以對太陽係內的行星精確算出數千年之內的行星星曆表，由此足以看出天體力學的威力。
天體力學可與天文學中其他學科如天體物理學、天體演化學等結合，另外天體力學還與數學、力學、地學、星際航行學等學科相互聯係，從而放出新的光彩。
天體物理學
天體物理學是天文學的一個很重要的分支，它是應用物理學的理論、技術和方法，研究天體以及天體之間物質的物理性質（比如：質量、體積、密度、溫度、形態、光度和結構等）、化學組成和演化規律的學科。
攤公元前129年，古希臘天文學家喜帕恰斯目測恒星的光度。後來，伽利略、惠更斯、赫歇耳等對恒星進行了觀測，使天體物理學進人了孕育期。直到19世紀中葉，照相術、光度學和光譜學成為重要的天文觀測研究方法後，天體物理學才成為一門獨立的學科。20世紀以來，原子物理學、量子論、熱力學、等離子體物理學等，以及相對論理論的建立和發展，促進了天體物理學的發展。20世紀後半期，大型光學望遠鏡、射電望遠鏡、紅外望遠鏡及空間望遠鏡的建成，先進計算機和空間技術的應用，使天體觀測範圍拓寬到了全波段，使天體物理學進人現代天體物理學時期。
由於宇宙空間存在超大尺度、超長時間、超大質量、超大密度、超高溫度、超高壓強、超高光度、超大引力、超強磁場等極端物理狀態，這是地麵實驗室無法達到的，因此，天體物理學已成為現代自然科學中最活躍的前沿科學之一。
天體物理學的分支學科很多。按研究的層次可分為：太陽物理學、行星物理學、恒星物理學、恒星天文學、星係天文學、宇宙化學、天體演化學、宇宙學等；按觀測的方式和手段來分，有：光學天文學、射電天文學、空間天文學和高能天體物理學等；若從研究的方法來分，有：實測天—理學和理論天—理學等。
對於天體物理學的這些分支學科，我們將在後麵介紹。
空間天文學
空間天文學是在高層大氣和大氣外層空間區域進行天文觀測和研究的一門學科。
空間天文學有許多地麵觀測所無法比擬的優點。由於大氣層中不同物質對紫外線、X射線、γ射線、紅外線的強烈吸收和電離層對長波的折射，使得地麵上隻能探測到受非線性消光的可見光、有限寬的射電波和很少的幾種紅外輻射。外空觀測則可減免這些缺陷，使探測天體從10-12厘米至108厘米範圍的輻射的全波段天文學成為可能。事實上，現在已經開展了空間紅外、紫外、X射線、7射線天文學。而且，地球大氣的不均勻性所帶來的光線抖動也將避免。另外，空間探測已經獲得了月球表麵、行星際物質的樣品，取得了月球、行星的各種物理參數，開創了直接探索太陽係內天體的新紀元。