اخترشناسان از رصدخانه های بزرگ، ستاره ها را نگاه، یا رصد می کنند. زیر گنبدهای عظیم این رصدخانه ها، تلسکوپ های بزرگی جای دارند که با آینه بزرگ و خمیده شان نور ستاره ها را جمع می کنند. قطر بعضی از این آینه ها به 10 متر می رسد. اخترشناسان امروزی معمولاً به طور مستقیم از درون این تلسکوپ ها نگاه نمی کنند، بلکه از دوربین و ابزارهایی برای تصویربرداری از آسمان و بررسی نور ستاره ها کمک می گیرند.
بیشتر رصدخانه های امروزی روی کوه ساخته شده اند، بالای غلیظ ترین لایۀ جو، جایی که هوا شفاف تر و تمیزتر است.