天文摄影为一特殊的摄影技术，可记录各种天体和天象，月球、行星甚至遥远的深空天体。天文摄影不一定要在夜间进行，一些特殊的天象如日食就需在日间拍摄。所需的器材因拍摄对象而异，简单如一台配备标准镜头的单反相机（SLR，single lens reflex camera），复杂如连接到望远镜的冷却CCD相机，都可进行拍摄。除了天文台，全球有数量庞大之天文爱好者积极投入这活动，甚至视之为兴趣。

一幅成功之天文摄影照片具有一定的欣赏价值，部分作品更可用作科学研究。例如流星雨照片可供天文学家推算出流星雨辐射点的准确位置，部分超新星爆炸甚至记录在感光板上多年方由学者辨认出来。

近十几年由于数码相机、冷冻式电荷耦合元件（CCD）与摄像头等电子感光元件的发展与普及，另外相关的影象撷取与处理技术之跃进，绝大部分传统底片之爱好者转而以此作为天文摄影之主要工具，影象无论清晰度与层次感亦比传统底片有很大进步，感光度亦大为上升至ISO 204,800（如佳能 EOS-1D X），普通入门机种亦有ISO 12800的高感光度；另外亦发展固定波段假色合成与多重叠加技术，效果迫近望远镜的分辨率极限之余，可操作性亦比底片时代便捷很多，故数码天文摄影亦已成为主流天文摄影项目之一。

在天文摄影出现前，目视描绘成为文字描述以外唯一的记录方法。可是描绘存在主观性的缺点。同一观测对象，不同的人描绘会得出相去甚远的结果。而天文摄影客观性较高。此外它可同时间记录天体多项资料，包括光度、颜色等资料。

过去的观测只能靠肉眼与望远镜达成。可是仍有极大量的天体不为肉眼所见，部分是由于极为暗淡的关系，另一原因是肉眼无法看到可见光谱以外的电磁波。针对前者可通过长时间曝光，来自暗淡天体的光线可以累积在感光元件（传统底片或电荷耦合元件）上。一般而言，曝光时间愈长，能记录到的暗淡愈多天体愈多。至于要拍下可见光谱以外的电磁波，通过特别的感光材料，就可以把天体的各种辐射记录下来。以不同波长拍摄同一天体，可观测到该天体的各种细节。

由于拍摄的对象大多十分暗淡，天文摄影需要较长曝光时间。此外拍摄地点的选择十分重要。在光害严重的都市进行天文摄影会倍添困难，拍出来的效果不会太理想。天文爱好者会到远离都市的地点如高山进行拍摄。天气是能否进行拍摄的一大因素。薄雾和云层都足以令拍摄无法进行。即使气象部门能预测天气状况，也无法或不会预测云量的变化。温度对器材和拍摄者都有影响，低温会令电池的电量提早耗尽，影响相机操作；长时间暴露于冷空气中亦足以冻伤拍摄者。

拍摄过程中可能会使用到特殊器材。但就照相机的性能要求而言，天文摄影对照相机的性能要求比日常摄影要低得多。

天文摄影可以是一项对体力和知识的挑战。天文摄影往往在夜间进行，而且长时间熬夜。器材搬运是另一项艰钜的事。部分器材如天文望远镜往往不轻，而且拍摄地点因远离光害，需选择偏远地点，交通工具未必能直达。拍摄者可能要驾车到拍摄地点附近再搬运器材。要拍摄天文照片，拍摄者本身需要一定的天文知识。例如要熟知拍摄天体的位置与出没情况，和拍摄的方法。

目标定得太高往往是失败的源头，特别是拍摄者本身没有所需的知识和技术；期望过高往往是放弃的原因，特别是拍摄者本身对照片作出不设实际的幻想；但成功的喜悦却无可比摸拟。