科技的不断进步也促进天文学所研究的对象从整个宇宙扩展到分布在宇宙空隙中小小的尘埃粒子，甚至延伸到整个宇宙空间的各种物体。
天体的起源和演化是天文学的一个重点研究项目。天体指的是存在于宇宙中的所有物体，文学家把它们统称为天体。地球也是天体，不过天文学不去研究它的细节而是它的总体性质。
另外，还有一些人造天体也属于天文学研究的对象，如人造卫星、宇宙飞船、空间站等。此外，天文学还从总体上对整个宇宙进行探索研究，提出了它是怎么产生的、怎么演化的、未来的结局等相关课题，这就形成了天文学的一门分支学科--宇宙学。
目前，人类的探测范围已经到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为：包括行星、卫星和小行星、彗星、流星等大量的小天体在内的行星层次；包括太阳系在内的亿万个恒星的恒星层次；包括银河系和很多河外星系在内的星系层次。现在，星系之间又组成了更大的天体系统，如星系群、星系团和超星系团。
对此，一些天文学家提出了总星系一说，它把所有的星系组织囊括在内，按照这种理解，总星系的半径超过了100亿光年，这就应该是目前我们所能观测到的宇宙的最大范围。