בעת ובעונה אחת, כל האנשים נאלצו להביט אל השמים היו עיניהם העירומות. הפלאים שתהליך זה גילה היו מספיק בשפע, אך הצגת הטלסקופ של גלילאו בתחילת הדרך המאה ה -17 סימנה קפיצה טכנולוגית גדולה ומתקדמת כל העת בחקר האנושות שמים. כיום, מגוון מכשירים אופטיים ולא אופטיים ממשיכים להרחיב את ההבנה וההערכה שלנו לגבי הקוסמוס.
טלסקופים אופטיים
מכשיר הטלסקופ האופטי שהיה כיום הכרחי היה חלוץ על ידי גלילאו גליליי בשנת 1609, אם כי אחרים יצרו כלים דומים עד אז. הוא השתמש ב"משקוף המשולש "שלו כדי לגלות את ארבעת הירחים העיקריים של צדק וכן מספר רב של מאפיינים של הירח שלא היו ידועים בעבר. במשך מאות שנים התפתחו טלסקופים מחפצים ידניים פשוטים לחיות רכוב במצפה על צמרות ההרים ולבסוף ל טלסקופים המקיפים את כדור הארץ בחלל החיצון, שהכניסו את היתרון שבביטול העיוות האטמוספרי של הראייה שדה. הטלסקופים של ימינו מסוגלים לראות כמעט עד קצה היקום הידוע, ולהעניק לאנושות הצצה אחורה בזמן מיליארדי שנים רבות.
טלסקופים רדיו
בניגוד לטלסקופים קונבנציונליים, טלסקופי רדיו מזהים ומעריכים עצמים שמימיים באמצעות גלי האור שהם פולטים אלא גלי הרדיו שלהם. במקום להיות צינורי, הטלסקופים האלה בנויים בצורת כלים פרבוליים, ולעתים קרובות הם מסודרים במערכים. רק כתוצאה מטלסקופים אלה עצמים כמו פולסרים וקוואזרים הפכו לחלק מהלקסיקון האסטרונומי. בעוד שחפצים גלויים כמו כוכבים וגלקסיות פולטים גלי רדיו כמו גם גלי אור, אחרים יכולים להתגלות רק באמצעות טלסקופי רדיו.
ספקטרוסקופים
ספקטרוסקופיה היא חקר אורכי גל שונים של אור. רבים מאורכי הגל הללו נראים לעין האנושית כצבעים מובחנים; מנסרה, למשל, מפרידה בין אור רגיל לספקטרום שונה. הכנסת הספקטרוסקופיה לאסטרונומיה הולידה את מדע האסטרופיזיקה, שכן היא מאפשרת ניתוח ממצה של אובייקטים כגון כוכבים, אשר הדמיה בלבד אינה עושה זאת. לדוגמה, אסטרונומים יכולים כעת למקם כוכבים בכיתות כוכבים שונות על סמך הספקטרום המובהק שלהם. לכל יסוד כימי יש דפוס ספקטרלי "חתימה" משלו, כך שאפשר לנתח את קומפוזיציה של כוכב ממרחק של אלפי שנות אור בלבד בתנאי שאסטרונומים יכולים לאסוף את כוכבו אוֹר.
תרשימי כוכבים
ללא טלסקופים, משקפות ומכשירים אחרים לתצפית, תרשימי כוכבים לא היו קיימים כפי שקיימים כיום. אבל תרשימי כוכבים, בנוסף לשמש כמדריכים לשמיים עבור אסטרונומים וחובבי אסטרונומיה בלבד, שימשו כלי חשוב באזורים לא אסטרונומיים בחיים, כמו ניווט ימי. האינטרנט וכלי תקשורת מודרניים אחרים יצרו תרשימים של כוכבים - רבים מהם אינטראקטיביים - כולם בכל מקום. אבל תרשימים של כוכבים קיימים בצורה כלשהי במשך אלפי שנים רבות. ואכן, בשנת 1979 גילו ארכיאולוגים לוח שנהב המתוארך לגיל 32,500 שנה והאמינו כי הוא מתאר בין היתר את קבוצת הכוכבים אוריון.