Astrofisika pengamatan adalah bidang ilmu astrofisika yang berurusan dengan pengumpulan, pengukuran, dan analisis kuantitatif dari informasi mengenai benda langit. Bidang ini juga meliputi penjelasan berdasarkan ilmu fisika mengenai instrumentasi astronomi yang digunakan, seperti teleskop, spektrometer, dan detektor yang mengubah informasi tersebut menjadi sinyal.
Informasi yang diperoleh dari pengamatan astrofisika kebanyakan berupa radiasi elektromagnetik. Perbedaan pada rentang panjang gelombang elektromagnetik yang dideteksi membuka cabang-cabang baru dalam astrofisika pengamatan, di antaranya:
- Astronomi radio
- Astronomi inframerah
- Astronomi optik
- Astronomi ultraviolet
- Astronomi sinar-X
- Astronomi sinar gamma