科技的不斷進步也促進天文學所研究的物件從整個宇宙擴充套件到分佈在宇宙空隙中小小的塵埃粒子，甚至延伸到整個宇宙空間的各種物體。

天體的起源和演化是天文學的一個重點研究專案。天體指的是存在於宇宙中的所有物體，文學家把它們統稱為天體。地球也是天體，不過天文學不去研究它的細節而是它的總體性質。

另外，還有一些人造天體也屬於天文學研究的物件，如人造衛星、宇宙飛船、空間站等。此外，天文學還從總體上對整個宇宙進行探索研究，提出了它是怎麼產生的、怎麼演化的、未來的結局等相關課題，這就形成了天文學的一門分支學科——宇宙學。

目前，人類的探測範圍已經到達了距地球約100億光年的距離，根據尺度和規模，天文學的研究物件可以分為：包括行星、衛星和小行星、彗星、流星等大量的小天體在內的行星層次；包括太陽系在內的億萬個恆星的恆星層次；包括銀河系和很多河外星系在內的星系層次。現在，星系之間又組成了更大的天體系統，如星系群、星系團和超星系團。

對此，一些天文學家提出了總星系一說，它把所有的星系組織囊括在內，按照這種理解，總星系的半徑超過了100億光年，這就應該是目前我們所能觀測到的宇宙的最大範圍。