Astronomi (gök bilimi veyahut gökbilim), orijinleri, evrimleri, fiziksel ve kimyevi özellikleri ile gök cisimlerini izaha çalışmak üzere gözleyen bilim dalıdır. Astronominin hudutlu ve özel bir alanı olan gök mekaniği ile karıştırılmaması gerekir. Astronomi daha açık bir söylemle, yörüngesel cisimleri ve Dünya atmosferinindışında gerçekleşen, yıldızlar, seyyareler, kuyrukluyıldızlar, kutup ışıkları, galaksiler (gökadalar) ve Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması gibi gözlemlenebilir tüm olay ve olguları inceleyen bilim dalıdır. Evrende bulunan her çeşit maddenin dağılımını, hareketini, kimyasal bileşimini, evrimini, fiziksel özelliklerini ve birbirleriyle etkileşimlerini inceler.
Astronomi terimi daha önceki Yunanca’daki astron ve nomos (άστρον et νόμος) sözcüklerinden türetilmiş olup, «yıldızların yasası» mananına gelir. Asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların bulgunundaki katkıları göz önüne alınırsa, astronomi amatörlerin de hali hazırda etkin bir rol oynayabildikleri nadir bilim dallarından biridir.
Gök bilimi yeryüzündeki en daha önceki bilimlerden biri olarak kabul edilir. Arkeolojik bulgular en daha önceki çağlarda dahi insanların gök biliminin konuları ile ilgili bilgileri olduğunu ortaya koymaktadır. Neolitik çağda insanlar ekinoksların periyodik karakterini, mevsimlerle ilişkisini ve bir takım takımyıldızları bilmekteydiler. Çağdaş gök bilimi gelişimini, bilhassa antik çağdaki ve onları izleyen matematikçilere ve Ortaçağ’ın nihayetinde keşfedilmiş gözlem aletlerine borçludur. Başlangıçta ayrılmaz bir ikili sayılan ve paralel olarak ilerleyen astroloji ve gök bilimi giderek yollarını birbirlerinden ayırmak zorunda kalmışlardır.