No século XIX, a astronomia ficou ainda mais ligada à física do que estivera a partir de Newton. Joseph von Fraunhoffer, célebre construtor de telescópios, pela primeira vez decompôs a luz do Sol através de um prisma. Em 1859, Gustav Robert Kirchhoff pôde explicar que os raios de diversas cores que se obtêm desse modo revelam a composição química do corpo que os emite. A parir de tais estudos experimentais desenvolveu-se uma nova geração de instrumentos (espectrômetros, fotômetros e calorímetros).

Juntamente com os novos instrumentos, avançadas técnicas de fabricação de emulsões fotográficas possibilitaram a obtenção de imagens cada vez mais exatas e mais nítidas dos astros. Os telescópios aumentaram de tamanho e alcance. O telescópio eletrônico levou essas qualidades ao extremo, embora sempre dentro das possibilidades que oferecia o céu noturno, cujas perturbações impedem uma observação clara. Em 1957, quando se lançou ao espaço o primeiro satélite artificial, os astrônomos viram abrir-se a possibilidade de abandonar o planeta como ponto de observação. Os satélites e as mais avançadas sondas espaciais são capazes de colher e transmitir, do espaço exterior, dados de que nem se tem conhecimento na Terra.

Em 1932, registraram-se os raios radioelétricos emitidos pela Via Láctea. Desenvolveu-se desde então um novo campo, a radioastronomia, baseada na análise da emissão e absorção de radiações. Por meio dela, realizaram-se grandes avanços nos estudos sobre a atividade solar, a estrutura da nossa galáxia e a origem dos raios cósmicos. A radioastronomia revelou ainda a existência de complexas estruturas galácticas como os pulsares e os quasares.

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