Tähtitieteilijä tutkii taivaankappaleita ja maailmankaikkeutta fysikaalisin menetelmin. Tutkimustyön lisäksi tehtäviin voi kuulua myös opettamista, opiskelijoiden ohjaamista ja hallinnollisia tehtäviä. Tähtitieteilijät työskentelevät yliopistoissa, tutkimuslaitoksissa ja observatorioissa. Tähtitieteen, fysiikan ja matematiikan tuntemuksen lisäksi ammatissa tarvitaan mm. ryhmätyötaitoja, pitkäjännitteisyyttä ja kielitaitoa.