Astronomijas observatorija ir iekārta, kurā personāls var novērot fiziskas parādības kosmosā, izmantojot teleskopu aprīkojumu. Šādas iekārtas var būt no amatieru observatorijām ar vienu optisko teleskopu līdz lieliem kompleksiem ar radio, rentgena un citiem teleskopu veidiem, kas var apkopot dažāda veida novērojumus. Novērošanas laiks var būt kritisks dažu veidu pētījumiem astrofizikā, astronomijā un saistītās jomās.
Labākās astronomiskās observatorijas atrodas novērojumiem labvēlīgos apstākļos. Daudzām no šīm vietām ir ļoti liels augstums, lai palīdzētu novērotājiem izvairīties no smoga, gaismas piesārņojuma un citām problēmām, kas var apgrūtināt saskatīšanu. Labi laika apstākļi ir svarīgi arī dažu veidu novērojumiem, jo mākoņu sega var apgrūtināt datu vākšanu. Astronomijas observatorijā var būt dažādas iekārtas, tostarp programmējami teleskopi, kurus pētnieki var apmācīt uz konkrētiem mērķiem, lai savāktu novērojumus, un spēja palaist balonus, lai savāktu papildu materiālus.
Pētniecības observatorijā konkurence par teleskopu izmantošanu var būt sīva, un tajā var iesaistīties pētnieki no visas pasaules, kas strādā pie dažāda veida projektiem. Personālam ir jāplāno teleskopa laiks un jādeleģē atbilstoši komandas locekļi, lai palīdzētu pētniekiem ar iekārtas darbību. Ja sliktie apstākļi apgrūtina datu vākšanu, komandai, iespējams, būs jāpiesakās jaunam laika posmam, jo observatorija var neļaut pētniekiem pāriet uz laiku, kas paredzēts citām komandām, jo tas var izraisīt plānošanas ņurdēšanu.
Astronomijas observatorijā pieejamie izšķirtspējas un detalizācijas līmeņi var atšķirties, tāpat kā novērojumu veidi, ko cilvēki var veikt. Tehniskie dati un specifikācijas ir pieejami cilvēkiem, kuri vēlas plānot teleskopa laiku, lai viņi zinātu, kas ir pieejams un vai iekārta būs piemērota viņu vajadzībām. Var būt nepieciešams pieprasīt vietu, ko sponsorē organizācija, piemēram, akadēmiska vai pētniecības iestāde.
Astronomijas observatorija var uzturēt novērojumu, plānoto darbību un saistīto jautājumu datubāzi. Dažos gadījumos pētnieki var arī piedāvāt ekskursijas sabiedrībai, lai ļautu cilvēkiem, kuri interesējas par šo jomu, uzzināt vairāk par objektu un aprīkojumu. Šādas ekskursijas bieži ir norādītas observatorijas tīmekļa vietnē un var tikt reklamētas, lai kopienas locekļi zinātu, kad viņi var apmeklēt astronomijas observatoriju. Tas var būt daļa no mātesorganizācijas pilnvarām nodrošināt sabiedrības interesi par zinātni un pētniecību.