Naraz museli všetci ľudia pozerať na nebesia ich voľným okom. Divov, ktoré tento proces odhalil, bolo dosť veľa, ale zavedenie ďalekohľadu Galileo na začiatku 17. storočie znamenalo veľký a neustále sa rozvíjajúci technologický skok vpred pri výskume ľudstva nebesia. V súčasnosti rôzne optické a neoptické prístroje naďalej rozširujú naše chápanie a ocenenie vesmíru.
Optické ďalekohľady
V súčasnosti nepostrádateľný nástroj optického ďalekohľadu bol priekopníkom Galileo Galilei v roku 1609, hoci iní už dovtedy vytvorili podobné nástroje. Pomocou svojho „trojmotorového ďalekohľadu“ objavil štyri hlavné mesiace Jupitera, ako aj početné predtým neznáme vlastnosti Mesiaca. V priebehu storočí sa ďalekohľady vyvinuli z jednoduchých ručných objektov k namontovaným šelmám na observatóriách na horách a nakoniec k ďalekohľady obiehajúce okolo Zeme vo vesmíre, čo prinieslo výhodu eliminácie atmosférického skreslenia vizuálu lúka. Dnešné ďalekohľady sú schopné vidieť takmer na okraj známeho vesmíru a dávajú ľudstvu pohľad späť v čase mnohých miliárd rokov.
Rádiové ďalekohľady
Na rozdiel od bežných ďalekohľadov rádioteleskopy detegujú a hodnotia nebeské objekty nielen pomocou svetelných vĺn, ktoré vyžarujú, ale pomocou rádiových vĺn. Tieto ďalekohľady nie sú tubulárne, ale sú zostavené vo forme parabolických antén a sú často usporiadané do polí. Iba vďaka týmto ďalekohľadom sa objekty ako pulzar a kvazar stali súčasťou astronomickej lexiky. Zatiaľ čo viditeľné objekty, ako sú hviezdy a galaxie, vyžarujú rádiové vlny aj svetelné vlny, iné je možné detekovať iba pomocou rádiových ďalekohľadov.
Spektroskopy
Spektroskopia je štúdium rôznych vlnových dĺžok svetla. Mnohé z týchto vlnových dĺžok sú pre ľudské oko viditeľné ako odlišné farby; napríklad hranol oddeľuje obyčajné svetlo do rôznych spektier. Zavedenie spektroskopie do astronómie zrodilo vedu o astrofyzike, pretože umožňuje vyčerpávajúcu analýzu objektov, ako sú hviezdy, čo samotná vizualizácia nie. Napríklad astronómovia môžu teraz umiestniť hviezdy do rôznych hviezdnych tried na základe ich odlišných spektier. Každý chemický prvok má svoj vlastný „podpisový“ spektrálny vzor, takže je možné analyzovať zloženie hviezdy vzdialené mnoho tisíc svetelných rokov za predpokladu, že ju môžu astronómovia zhromaždiť svetlo.
Hviezdne mapy
Bez ďalekohľadov, ďalekohľadov a ďalších nástrojov pozorovania by hviezdne mapy neexistovali tak, ako dnes. Hviezdne mapy však okrem toho, že slúžili ako sprievodcovia po oblohe pre astronómov a iba priaznivcov astronómie, slúžili ako dôležité nástroje v neastronomických oblastiach života, ako je napríklad námorná navigácia. Vďaka internetu a ďalším moderným médiám sú hviezdne mapy - mnohé z nich interaktívne - takmer všadeprítomné. Ale hviezdne mapy existujú v nejakej podobe už mnoho tisícročí. V roku 1979 skutočne archeológovia objavili slonovinovú tabletu starú viac ako 32 500 rokov a verili, že okrem iného obsahuje aj súhvezdie Orion.
