Un observator spațial este orice instrument (cum ar fi un telescop) aflat în spațiul cosmic și utilizat pentru observarea obiectelor îndepărtate. Se pot observa și înregistra planete, stele, galaxii și alte obiecte din spațiul cosmic. Această categorie nu include observatoarele din spațiu care sunt îndreptate spre Pământ în scopul recunoașterii, al meteorologiei și al altor tipuri de colectare de informații.
Toate observațiile spațiale de pe Pământ sunt filtrate prin atmosfera terestră. Atmosfera filtrează și distorsionează ceea ce se vede și se înregistrează.
Telescoapele prin satelit au deschis Universul pentru ochii oamenilor. Turbulențele din atmosfera Pământului estompează imaginile luate de telescoapele terestre, un efect cunoscut sub numele de seeing. Acest efect este cel care face ca stelele să "sclipească" pe cer. Prin urmare, imaginile realizate de telescoapele prin satelit în lumină vizibilă (de exemplu, de telescopul spațial Hubble) sunt mult mai clare decât cele realizate de telescoapele terestre, chiar dacă acestea sunt foarte mari.
Astronomia spațială este vitală pentru intervalele de frecvență din afara ferestrelor optice și radio. De exemplu, astronomia cu raze X este aproape imposibilă atunci când este realizată de pe Pământ. Ea a ajuns la importanța sa actuală în astronomie datorită telescoapelor cu raze X aflate pe orbită. Infraroșul și ultravioletul sunt, de asemenea, în mare parte blocate de atmosferă. Majoritatea observatoarelor spațiale se află pe orbita joasă a Pământului.
