علم الفلك هو الدراسة العلمية للأجرام السماوية
 

علم الفلك هو الدراسة العلمية للأجرام السماوية(مثل النجوم، والكواكب، و المذنبات، والمجرات) والظواهر التي تحدث خارج نطاق الغلاف الجوي (مثل إشعاع الخلفية الميكروني الكوني).وهو يهتم بالأجسام السماوية من حيث التطور، الفيزياء، والكيمياء، وعلم الأرصاد الجوية، والحركة، بالإضافة إلى تكون وتطور الكون.ويعد علم الفلك أحد العلوم القديمة.
أجرى علماء الفلك الأوائل ملاحظات منهجية للسماء في المساء، حيث تم اكتشاف تحف فلكية خلال فترات مبكرة جداً.ومع ذلك، كان من الضروري اختراع التلسكوب قبل أن يتطور علم الفلك ليصبح من العلوم الحديثة.وشمل علم الفلك تخصصات متنوعة على مر التاريخ مثل القياسات الفلكية، والملاحة السماوية، وعلم الفلك الرصدي، ووضع التقاويم، وعلم التنجيم، ولكن علم الفلك الاحترافي يعتبر مرادفاً لعلم الفيزياء الفلكي.
ومنذ القرن العشرين انقسم مجال علم الفلك إلى فرع علم الفلك الرصدي وعلم الفلك النظري.ويركز علم الفلك الرصدي على استخدام المراصد على الأرض والمراصد الفضائية لتجميع الصور وتحليل البيانات باستخدام أجهزة للرصد مثل التلسكوب وتلسكوب الأشعة تحت الحمراء وتلسكوبات الأشعة السينية وأشعة جاما.بينما يهتم علم الفلك النظري بصياغة نظريات وتطوير نماذج للعمليات الفيزيائية التي تجري في مختلف الأجرام السماوية من نجوم ومجرات وتجمعات المجرات وانفجارات أشعة جاما التي تحدث في بعض النجوم، وحسابها بالحاسب الآلي أو النماذج التحليلية في محاولات للتوفيق بين الحسابات مع ما تؤتي به القياسات لفهم وتفسير مختلف الظواهر الفلكية وتأثيرها على الأرض والإنسان.ويكمل الفرعيين بعضهما البعض، حيث يسعى علم الفلك النظري إلى تفسير النتائج الرصدية والظواهر الفلكية، وتكون المشاهدة العملية التي نحصل عليها من الرصد هي الحاكم على صحة النتائج النظرية.
يهم الإنسان أن يعرف كم عمر الكون، وكيف نشأ ؟، وكم عمر الشمس؟ وإلى متى سوف تمدنا بالحرارة والحياة؟ كيف تكون نهايتها ؟ ومتى؟ وهل سيبقى مدار الأرض حول الشمس كما هو أم سيتغير في المستقبل؟
ويمدنا الرصد الفلكي لألاف مؤلفة من النجوم التي توجد في مختلف الأعمار، حيث أنها تنشأ ثم تموت، فما هي إلا شموس مثل شمسنا تمدنا بمعلومات على هذا السبيل. وتعطينا نظرية صحيحة نتوصل إليها رؤية صحيحة (محتملة) للمستقبل.
وساهم الفلكيون الهواة في العديد من الاكتشافات المهمة، حيث يعتبر علم الفلك من العلوم القليلة التي يمكن للهواة أن يلعبوا فيها دوراً هاماً، وخاصة في اكتشاف ورصد الظواهر العابرة.
لا يجب أن يكون هناك خلط بين علم الفلك القديم وبين علم التنجيم، وهو نظام يعتقد أن هناك علاقة بين الشؤون الإنسانية ومواضع الأجسام السماوية.يختلف المجالان تماماً عن بعضهما البعض على الرغم من أنهما يتشاركون في الأصل وجزء من الوسائل (استخدام التقويمات).[1]
وأعلنت الأمم المتحدة عام 2009 ليصبح السنة الدولية لعلم الفلك (iya2009), وهي تهدف إلى التأكيد على الوعي الجماهيري والتعامل مع علم الفلك.
يساهم الفيزيائيون المهتمون بدراسة الجسيمات الأولية في علم الفلك لأن خواص الجسيمات الأولية تتحكم في نشأة ومصير الكون، ولا تكفي معرفتنا عن البروتونات والنيوترونات والجسيمات التي نعرفها لتفسير تطور الكون، ولذلك يبحث الفيزيائيون عن جسيمات جديدة بواسطة معجلات للجسيمات عالية الطاقة مثل مكشاف مصادم فيرميلاب ومصادم الهادرونات الكبير.