天文學者可以兼用電磁輻射、微中子、引力波來做天文觀察，就好像同時使用視覺、聽覺、味覺來品嚐食物一般，這門學術領域被稱為多信使天文學。引力波是由波源整體的宏觀相干運動所產生，而非如電磁波那樣來自很多單個。原子或電子的運動的疊加，因此引力輻射所揭示的資訊與電磁輻射觀測到的完全不同。例如對一個雙星系統觀測到的引力波的偏振揭示了其雙星軌道的傾斜度，這類關於波源運動的宏觀資訊通常無法從電磁輻射觀測中取得。如果比較波長與波源尺寸的關係，宇宙間的引力波並不像電磁波那樣波長比波源尺寸小很多，這使得引力波天文學通常不能像電磁波天文學那樣對波源進行拍照成相，而是類似聲波直接從波形分析波源的性質。

大多數引力波源很難或根本無法透過電磁輻射直接觀測到（例如黑洞），這個事實反過來也成立，即大多數電磁波源無法被引力波探測器觀測到。考慮到現在一般認為宇宙間不發射任何電磁波的暗物質所佔比例要遠大於發射電磁波的已知物質暗物質與外界的唯一相互作用即是引力相互作用，引力波天文學對這些暗物質的觀測具有重要意義。引力波與物質的相互作用非常弱，在傳播途徑中基本不會像電磁波那樣容易被吸收、散射或色散，這意味著它們可以揭示一些宇宙角落深處的資訊，例如宇宙誕生時形成的引力輻射至今仍然在宇宙間幾乎無衰減地傳播，這為直接觀測大爆炸提供了僅有的可能。