La fotografía del cielo o astrofotografía ha revestido, desde los primeros años del siglo XX, un papel cada vez más importante en la investigación astronómica. Ofrece dos ventajas sustanciales con respecto a la observación visual: primero, da la posibilidad de fijar detalles del objeto observado que el astrónomo podrá después analizar en el laboratorio; segundo y más importante, permite percibir objetos invisibles al ojo humano.
Colocando una película fotográfica en el foco primario de un telescopio, mientras sigue automáticamente el movimiento de los astros, es posible efectuar exposiciones de algunas horas, recogiendo pequeñas cantidades de luz procedentes de objetos muy débiles y lejanos.
Las primeras fotografías astronómicas fueron realizadas en 1840, poco después de inventarse la placa fotográfica, por el americano John W. Draper y tuvieron como tema la Luna. En 1842, el físico G. A. Majocchi fotografió el eclipse de Sol del 8 de julio. En 1958, el astrónomo aficionado inglés Warren de la Rue, inventó la fotoheliografía e inició la realización de una serie de fotografías diarias de las manchas y de las fáculas solares. Las estrellas, y en particular Vega, fueron fotografiadas por primera vez en 1850 en los Estados Unidos por W. C. Bond. En 1881, la fotografía es utilizada también para el análisis de los cometas y las nebulosas por G. Huggins y J. Janssen, primer director del Observatorio astrofísico de Meudon, próximo a Versalles.
Otras aplicaciones de la fotografía astronómica han sido: la investigación de los asteroides iniciada en 1891 por Max Wolf, así como el estudio de las auroras polares, de la luz zodiacal, de las estrellas fugaces.
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