Astronomi veya gök bilimi, gök cisimlerini ve evrende meydana gelen fiziksel olguları inceleyen bir doğa bilimidir. Bu cisimlerin kökenini ve genel evrimini açıklamak için matematik, fizik ve kimyadan yararlanılır. İlgi alanına giren cisimler arasında gezegenler, doğal uydular, yıldızlar, bulutsular, galaksiler, meteoroitler, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar bulunur. İncelenen olgular arasında süpernova patlamaları, gama ışını patlamaları, kuasarlar, blazarlar, pulsarlar ve kozmik mikrodalga arka plan ışıması yer alır. Daha genel bir ifadeyle astronomi, Dünya atmosferinin ötesinde ortaya çıkan her şeyi inceler. Kozmoloji, evreni bir bütün olarak inceleyen astronomi dalıdır.
Astronomi, en eski doğa bilimlerinden biridir. Kayıtlı tarihteki ilk uygarlıklar, gece gökyüzüne yönelik sistematik gözlemler yapmıştır. Bu uygarlıklar arasında Mısırlılar, Babilliler, Yunanlar, Hintliler, Çinliler, Mayalar ve Amerika'nın birçok kadim yerli halkı bulunmaktadır. Geçmişte astronomi; astrometri, göksel seyrüsefer, gözlemsel astronomi ve takvim yapımı gibi birbirinden farklı disiplinleri kapsıyordu.
Astronomi, amatörlerin aktif rol oynadığı ender bilim dallarından biridir. Bu durum, özellikle geçici astronomik olayların keşfinde ve gözlemlenmesinde geçerlidir. Amatör astronomlar, yeni kuyruklu yıldızların bulunması gibi birçok önemli keşfe katkı sağlamıştır.