Per diventare un astronomo, una persona in genere deve conseguire una laurea in fisica o astronomia, seguita da un dottorato (Ph.D.) in astronomia o in un campo correlato. Alcune posizioni di astronomo richiedono anche esperienza di ricerca post-dottorato.

Sebbene una laurea possa fornire le competenze per lavorare in determinati contesti come astronomo, la maggior parte delle posizioni di ricerca e insegnamento in astronomia richiedono un dottorato. I programmi di dottorato in astronomia richiedono in genere dai quattro agli otto anni per essere completati dopo la laurea e comportano corsi, ricerca e completamento della tesi.

Durante i programmi di laurea e dottorato, gli astronomi acquisiscono solide basi in fisica e matematica, nonché conoscenze specialistiche in astronomia e astrofisica. Studiano argomenti come l'evoluzione stellare, la cosmologia e la scienza planetaria. Acquisiscono anche esperienza pratica attraverso l'osservazione, l'analisi dei dati e i progetti di ricerca.