Om astronoom te worden, moet iemand doorgaans een bachelordiploma in natuurkunde of astronomie behalen, gevolgd door een doctoraat (Ph.D.) in astronomie of een gerelateerd vakgebied. Sommige astronoomposities vereisen ook postdoctorale onderzoekservaring.

Hoewel een bachelordiploma de vaardigheden kan bieden om in bepaalde omgevingen als astronoom te kunnen werken, vereisen de meeste onderzoeks- en onderwijsposities in de astronomie een doctoraat. Doctoraatsprogramma's in de astronomie duren doorgaans vier tot acht jaar na het bachelordiploma en omvatten de voltooiing van cursussen, onderzoek en proefschriften.

Tijdens de bachelor- en doctoraatsprogramma's verwerven astronomen een sterke basis in natuurkunde en wiskunde, evenals gespecialiseerde kennis in astronomie en astrofysica. Ze bestuderen onderwerpen als stellaire evolutie, kosmologie en planetaire wetenschap. Ze doen ook praktische ervaring op door observatie, data-analyse en onderzoeksprojecten.