Astronomska zvjezdarnica je objekt u kojem osoblje može promatrati fizičke pojave u svemiru uz korištenje teleskopske opreme. Takvi objekti mogu se kretati od amaterskih zvjezdarnica s jednim optičkim teleskopom do velikih kompleksa s radio, rendgenskim i drugim vrstama teleskopa koji mogu prikupljati različite vrste promatranja. Vrijeme promatranja može biti kritično za neke vrste istraživanja u astrofizici, astronomiji i srodnim područjima.
Najbolje astronomske zvjezdarnice nalaze se u uvjetima pogodnim za promatranja. Mnoga od tih lokacija imaju vrlo veliku nadmorsku visinu, kako bi se promatračima pomoglo da se uklone od smoga, svjetlosnog onečišćenja i drugih problema koji mogu otežati uočavanje. Dobri vremenski uvjeti također su važni za neke vrste promatranja, jer naoblaka može otežati prikupljanje podataka. Astronomska zvjezdarnica može imati raznoliku opremu, uključujući programabilne teleskope koje istraživači mogu trenirati na određenim ciljevima za prikupljanje opažanja i sposobnost lansiranja balona za prikupljanje dodatnog materijala.
U istraživačkom opservatoriju natjecanje za korištenje teleskopa može biti žestoko i može uključivati istraživače iz cijelog svijeta koji rade na različitim vrstama projekata. Osoblje treba rasporediti vrijeme teleskopa i delegirati odgovarajuće članove tima koji će istraživačima pomoći u radu opreme. Ako loši uvjeti otežavaju prikupljanje podataka, tim će se možda morati prijaviti za novi termin, jer zvjezdarnica možda neće dopustiti istraživačima da naiđu na vrijeme predviđeno za druge timove, jer bi to moglo stvoriti probleme s rasporedom.
Razine razlučivosti i detalja dostupni u astronomskoj zvjezdarnici mogu varirati, kao i vrste promatranja koje ljudi mogu napraviti. Tehnički podaci i specifikacije dostupni su ljudima koji žele rasporediti vrijeme teleskopa, kako bi znali što je dostupno i hoće li objekt odgovarati njihovim potrebama. Možda će biti potrebno zatražiti mjesto uz sponzorstvo organizacije poput akademske ili istraživačke institucije.
Astronomska zvjezdarnica može održavati bazu podataka promatranja, planiranih aktivnosti i povezanih pitanja. Istraživači također mogu ponuditi obilaske javnosti u nekim slučajevima, kako bi omogućili ljudima koji su zainteresirani za to područje da saznaju više o objektu i opremi. Takve se ture često navode na web stranici zvjezdarnice i mogu se oglašavati kako bi članovi zajednice znali kada mogu posjetiti astronomski opservatorij. To može biti dio mandata matične organizacije kako bi javnost bila zainteresirana za znanost i istraživanje.