在天文学的悠久历史中，随着研究方法的发展，先后创立了天体测量学、天体力学和天体物理学。它们基本上是按研究方法分类的学科。当然，这里所说的方法包括理论和实验两方面的内容。
到20世纪30年代为止，所有的天文观测都是用光学手段进行的。但在此后的一二十年间，射电天文和空间天文的手段相继出现，开展了对天体的无线电和天体的红外、紫外、X射线和γ射线的观测。射电天文学和空间天文学遂成为按观测手段分类的重要学科。
这里按研究方法和观测手段所作的分类，并没有穷尽“类”的完整性。如从研究方法来说，也可把宇宙化学这些学科列为天文学的学科分支，不过它们还不具备像天体物理学等三门学科那样的成熟程度和历史地位。同样，从观测手段的分类来说，人们往往不把光学天文学看作一个专门的学科分支，这是因为光学天文方法的成熟程度和历史地位如此突出，以致在传统概念中天文学本身基本上就是“光学天文学”，通常只是把光学天文实测手段，即天文仪器（指光学天文仪器）单独列为一个学科分支，而不包括用光学方法观测的天文对象和研究结果。另外，射电天文学和空间天文学，由于现阶段观测手段已日臻完善，而每一次的革新都会带来天文上的新发现、新课题，因此观测手段和研究结果紧密相连，交错发展，使这两门学科还保持着自己的特殊性，成为独立的分支。
