علم الفلك هو علم طبيعي يدرس الظواهر الفلكية والأجرام السماوية. يستخدم علم الفلك الرياضيات والفيزياء والكيمياء لشرح أصل وتطور تلك الظواهر والأجرام. تشمل الأجرام المثيرة للاهتمام الكواكب والأقمار والنجوم والسدم والمجرات والمذنبات. وتشمل الظواهر ذات الصلة انفجارات المستعر الأعظم، انفجارات أشعة جاما، والنجوم الزائفة، والنجوم الزائفة المتوهجة، والنجوم النابضة، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي. بشكل عام، يدرس علم الفلك كل ما ينشأ خارج الغلاف الجوي للأرض. علم الكون هو فرع من فروع علم الفلك. يدرس الفضاء الكوني ككل. علم الفلك من أقدم العلوم الطبيعية، وقد قدمت الحضارات المبكرة في التاريخ المسجل ملاحظات منهجية لسماء الليل. ومن هؤلاء البابليون واليونانيون والهنود والمصريون والصينيون والمايا والعديد من الشعوب الأصلية في الأمريكتين. في الماضي، كان علم الفلك يتضمن تخصصات متنوعة مثل علم القياسات الفلكية، والملاحة الفلكية، وعلم الفلك الرصدي، وصنع التقويمات. في الوقت الحاضر، غالبًا ما يُعد علم الفلك الاحترافي مرادفًا لعلم الفيزياء الفلكية. ينقسم علم الفلك الحالي إلى فرعين علم الفلك النظري وعلم الفلك الرصدي. يركز علم الفلك الرصدي على الحصول على البيانات من ملاحظات الأجرام الفلكية. ثم يجري تحليل هذه البيانات باستخدام المبادئ الأساسية لعلم الفيزياء.