Nekoč so morali vsi ljudje gledati v nebesa s svojimi golimi očmi. Čudov, ki jih je razkril ta postopek, je bilo dovolj, toda uvedba Galilejevega teleskopa v začetku 17. stoletje je zaznamovalo velik in nenehno napredujoč tehnološki preskok pri raziskovanju človeštva nebesa. Danes različni optični in neoptični instrumenti še naprej širijo naše razumevanje in razumevanje vesolja.
Optični teleskopi
Zdaj nepogrešljiv optični teleskop je leta 1609 uvedel Galileo Galilei, čeprav so do takrat že drugi ustvarili podobna orodja. S svojim "vojaškim steklom na tri moči" je odkril štiri glavne Jupitrove lune in številne doslej neznane značilnosti Lune. Skozi stoletja so se teleskopi razvili iz preprostih ročnih predmetov v montirane zveri na observatorijih na gorskih vrhovih in končno v teleskopi, ki krožijo okoli zemlje v vesolju, kar je prineslo prednost odprave atmosferskega izkrivljanja vida polje. Današnji teleskopi so sposobni videti skoraj do roba znanega vesolja, kar človeštvu omogoči vpogled v preteklost že milijarde let.
Radijski teleskopi
V nasprotju z običajnimi teleskopi radijski teleskopi zaznavajo in ocenjujejo nebesne predmete z uporabo ne svetlobnih valov, ki jih oddajajo, temveč svojih radijskih valov. Namesto da so cevasti, so teleskopi zgrajeni v obliki paraboličnih posod in so pogosto razporejeni v nizih. Le zaradi teh teleskopov so predmeti, kot so pulsarji in kvazarji, postali del astronomskega leksikona. Medtem ko vidne predmete, kot so zvezde in galaksije, oddajajo radijske valove kot tudi svetlobne valove, druge lahko zazna le radioteleskop.
Spektroskopi
Spektroskopija je preučevanje različnih valovnih dolžin svetlobe. Mnoge od teh valovnih dolžin so človeškemu očesu vidne kot različne barve; prizma na primer ločuje navadno svetlobo v različne spektre. Uvedba spektroskopije v astronomijo je rodila astrofizično znanost, saj omogoča izčrpno analizo predmetov, kot so zvezde, česar zgolj vizualizacija ne. Na primer, astronomi lahko zdaj na podlagi njihovih ločenih spektrov uvrščajo zvezde v različne zvezdne razrede. Vsak kemični element ima svoj spektralni vzorec "podpisa", zato ga je mogoče analizirati sestava zvezde, oddaljene več tisoč svetlobnih let, pod pogojem, da jo lahko astronomi zberejo svetloba.
Lestvice zvezd
Brez teleskopov, daljnogledov in drugih instrumentov za opazovanje zvezdnih kart ne bi bilo, kot danes. Toda zvezdne karte so poleg tega, da so astronomom in ljubiteljem astronomije služile kot vodila do neba, služile kot pomembno orodje na neastronomskih področjih življenja, kot je navtična navigacija. Internet in drugi sodobni mediji so sestavili zvezdne lestvice - mnoge med njimi interaktivne - vse prej kot povsod. Toda zvezdne karte obstajajo v neki obliki že tisočletja. Dejansko so leta 1979 arheologi odkrili slonokoščeno ploščo, staro več kot 32.500 let, in naj bi med drugim upodabljali ozvezdje Orion.