Nói chung, các nhà thiên văn nghiệp dư quan sát nhiều loại thiên thể và hiện tượng trong vũ trụ. Đối tượng quan sát chung của các nhà thiên văn nghiệp dư gồm có Mặt trăng, các hành tinh, ngôi sao, sao chổi, mưa sao băng, và một loạt các thiên thể nằm sâu trong vũ trụ như cụm sao, các thiên hà và tinh vân. Nhiều người nghiệp dư muốn chuyên quan sát các đối tượng cụ thể, các nhóm đối tượng, hoặc các loại sự kiện mà họ quan tâm. Một nhánh của thiên văn học nghiệp dư, nhiếp ảnh thiên văn nghiệp dư (astrophotography amateur), liên quan đến việc chụp ảnh bầu trời đêm. Nhiếp ảnh thiên văn đã trở nên phổ biến hơn với sự ra đời của các thiết bị dễ dàng sử dụng hơn với chất lượng tốt nhưng không quá đắt đỏ như máy ảnh kỹ thuật số, máy ảnh DSLR và máy ảnh CCD chất lượng cao được sử dụng với mục đích tương đối phức tạp.

Hầu hết các nhà thiên văn học nghiệp dư làm việc ở bước sóng nhìn thấy được, nhưng vẫn có một số ít thí nghiệm với các bước sóng bên ngoài quang phổ nhìn thấy được. Một người tiên phong trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến là Grote Reber, một nhà thiên văn học nghiệp dư người đã xây dựng các kính thiên văn vô tuyến đầu tiên vào cuối thập niên 1930 và mở đường cho nhà vật lý Karl Jansky phát hiện ra sóng vô tuyến phát từ không gian vũ trụ. Thiên văn học nghiệp dư quan sát các vật thể nằm ngoài miền nhìn thấy được bao gồm việc sử dụng các bộ lọc hồng ngoại trên kính thiên văn thông thường, và cả việc sử dụng kính thiên văn vô tuyến. Một số nhà thiên văn học nghiệp dư sử dụng kính thiên văn vô tuyến tự làm, trong khi những người khác sử dụng kính thiên văn vô tuyến mà ban đầu được xây dựng để nghiên cứu thiên văn học nhưng sau đó công chúng đã được phép sử dụng chúng. Kính thiên văn One-Mile là một ví dụ như thế.