Astrofotoğrafçılık, gökyüzünde gördüğümüz gök cisimlerinin çeşitli metotlar kullanılarak fotoğraflanması ve görüntü işleme yazılımlarıyla bu fotoğrafların işlenmesidir. Gökyüzündeki bu gök cisimlerinin fotoğraflanması en basit anlamda ikiye ayrılır: derin uzay cisimleri (İng: "deep-sky object") fotoğrafçılığı ve Güneş sistemi (ya da gezegen) fotoğrafçılığı. Derin uzay fotoğrafçılığında genellikle geniş açı gökyüzü fotoğrafları çekilir. Fakat esas hedef bulutsular, yıldız kümeleri ve galaksilerdir. Bunlardan bazıları uzak ve sönük olduklarından geniş alan yerine dar alan çekimlerine odaklanılabilir. Bununla birlikte yakınlaştırma arttıkça elde edilen ışık azaldığından çoğunlukla geniş açı gözlemleri tercih edilmektedir.

Güneş sistemi fotoğrafçılığında ise Güneş ve gezegenler fotoğraflanır. Özellikle hidrojen-alfa filtresi gibi filtreye sahip Güneş teleskoplarıyla Güneş üzerinde yer alan flare yapıları gözlenebilir. Gezegenler için de derin uzayın aksine yüksek yakınlaştırmalar gerekir. Gezegenler bize daha yakın olduklarından ışıkları çok daha fazladır, bu nedenle bu cisimlere daha fazla yakınlaştırma yapılması daha pratiktir.

Astrofotoğrafçılık, bilimsel bir amaçla çekilen fotoğrafları da kapsar. Bilimsel astrofotoğrafçılık ile estetik amaçlı astrofotoğrafçılık arasında farklar olsa da temelleri aynı prensiplere dayanır. Astrofotoğrafçılıkta en temel ihtiyaç bir görüntüleme cihazıdır. Çoğu astrofotoğrafçı bir DSLR fotoğraf makinesi tercih eder. Fakat ilerleyen seviyelerde sadece bu işler için tasarlanmış olan CMOS veya CCD kameralara geçiş yapılabilir.

Önceden DSLR kamera olarak sıklıkla Canon EOS serisi kullanılırdı. Bunun özellikle bazı modelleri astrofotoğrafçılığa uygun olacak şekilde geliştirilmiştir (Canon 60 Da). Son zamanlarda Canon makinelerin birçok alternatifi var. Özellikle Sony A7s gibi modeller, çıkışı itibarıyla yüksek ışık toplama gücüyle bir anda viral oldu. Bu piyasa çok hızlı değişebildiğinden bütçenize uygun bir modeli detaylı bir şekilde araştırarak seçmenizi öneriyoruz.

Astrofotoğrafçılık için ışık toplamak kritik bir noktadır. Göz bebeğimizin büyüklüğü belli bir aralıkta değişir; ışık az olursa büyür, fazla olursa küçülür. Bu nedenle teleskoplarda ve benzeri optiklerde büyük mercek/ayna açıklıkları ararız. Bir teleskobun mercek açıklığı ne kadar fazla olursa sönük gök cisimlerini o kadar iyi görebiliriz. Astrofotoğrafçılıkta diyafram, alan derinliğini belirlediği için önemlidir. F değeri arttıkça diyafram kısılır ve alan derinliği artar. Ancak diyaframı kısmanın olumsuz etkisi vardır; ışık gelen aralık daraldığı için toplam ışıkta azalma olur.

Uzun pozlama, astrofotoğrafçılıkta önemli bir kavramdır. Kamera, çok ufak da olsa bir "zaman aralığı" boyunca çekim yapar; bu zaman aralığı boyunca kameraya düşen ışık görüntüye dönüştürülür. Dolayısıyla çekim süresi ne kadar uzarsa toplanan ışık o kadar fazla olacaktır. Astrofotoğrafçılıkta en çok ihtiyaç duyduğumuz şeylerden biri de budur: Daha fazla ışık. Bu nedenle pozlama süreleri birkaç saniyeden birkaç saate kadar sürebilir. ISO değeri, ışık hassasiyetini gösterir; değeri yükseldikçe görüntü o kadar aydınlık olur ama aynı zamanda görüntüdeki gürültü de artar.

Astrofotoğrafçılıkta görüntü işleme de son derece önemlidir. Normal fotoğrafçılığın aksine aynı bölgeyi birçok kez fotoğraflayarak çeşitli yazılımlar aracılığıyla bu kareleri üst üste bindiriyoruz. Bu işlem, toplamda daha fazla ışık elde etmemizi sağlar. Astrofotoğrafçılıkta görüntü işleme, bilgi ve deneyim isteyen bir iştir. Bu nedenle astrofotoğrafçılık, sadece fotoğraf çekmekten ibaret değildir; uzun pozlamanın ardından görüntü işleme gerektirir.