Dažādu veidu novērojumus, zinātniskos un tehniskos pētījumus parasti veic vienuviet - astronomiskajās observatorijās, kurās parasti cits citam līdzās atrodas dažādi optiskie instrumenti, radioteleskopi un citas ierīces. Astronomiskā observatorija ir plašs zinātnisks komplekss, kurā bez teleskopiem ietilpst arī novērojumu apstrādes un zinātniskās laboratorijas, aparatūras konstruēšanas un remonta darbnīcas. Mūsdienās astronomiskās observatorijas darbojas arī orbītā ap Zemi. Zemes mākslīgos pavadoņus un citu kosmisko lidaparātu blokus, kuru galvenais uzdevums ir astronomiskie novērojumi, sauc par orbitālajām observatorijām.