Observatorium ruang angkasa adalah instrumen apa pun (seperti teleskop) di luar angkasa yang digunakan untuk pengamatan objek yang jauh. Planet, bintang, galaksi, dan benda-benda luar angkasa lainnya dapat dilihat dan direkam. Kategori ini tidak termasuk observatorium di ruang angkasa yang diarahkan ke bumi untuk tujuan pengintaian, meteorologi dan jenis pengumpulan informasi lainnya.

Semua pengamatan ruang angkasa dari Bumi disaring melalui atmosfer Bumi. Atmosfer menyaring dan mendistorsi apa yang dilihat dan direkam.

Teleskop-teleskop berbasis satelit membuka alam semesta bagi mata manusia. Turbulensi di atmosfer Bumi mengaburkan gambar yang diambil oleh teleskop berbasis darat, sebuah efek yang dikenal sebagai penglihatan. Efek inilah yang membuat bintang-bintang "berkelap-kelip" di langit. Akibatnya, gambar yang diambil oleh teleskop satelit dalam cahaya tampak (misalnya, oleh Teleskop Hubble) jauh lebih jelas daripada teleskop berbasis Bumi, meskipun teleskop berbasis Bumi sangat besar.

Astronomi berbasis ruang angkasa sangat penting untuk rentang frekuensi di luar jendela optik dan radio. Sebagai contoh, astronomi sinar-X hampir tidak mungkin dilakukan dari Bumi. Ini telah mencapai kepentingannya saat ini dalam astronomi karena teleskop sinar-X yang mengorbit. Inframerah dan ultraviolet juga sebagian besar terhalang oleh atmosfer. Sebagian besar observatorium ruang angkasa berada di orbit Bumi yang rendah.