天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的科学。按照研究的内容，它可以分为3门分支学科：天体测量学、天体力学和天体物理学。
因为早期天文学研究工具并不发达，所以它的主要任务是观测和研究天体的位置和运动，建立基本参考坐标系和确定地面点的坐标。所以天体测量学是最早出现的一个分支学科。现代的天体测量学不但建立起更理想的基本参考坐标系，而且还配备有最精密的仪器，进一步推动天文地球动力学的研究，而且还为天体物理学、天体演化学及宇宙学提供了十分丰富的基础资料，为这些学科新理论的形成开辟了道路。
天体力学在研究天体的运动和形状时采用的是力学规律。它以数学为主要研究手段，以万有引力定律为基础。但是在研究的过程中发现，万有引力定律与一些观测事实出现了矛盾，虽然用爱因斯坦的广义相对论对这些事实作出了很好的解释，但对天体力学的绝大多数课题来说，相对论效应在这些领域中并不太适用。因此，在天体力学中广义相对论和其他引力理论很少运用，只是对于某些特殊问题才需要用到。
在近代天文学的各分支中，天体物理学在理论物理的影响下，发展得更加迅速，它主要是应用物理学的技术方法和理论来研究天体。对它们的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律，用物理学的方法进行观测研究。
天文学家用物理学中的知识，来分析来自宇宙中天体的电磁辐射，从而得到天体的各种物理参数，再根据这些物理参数运用物理理论来解释发生在宇宙中的某些物理过程及其演变。