Utilizada desde 1849 en los telescopios, ha permitido ver objetos más lejanos y débiles. Dotando el telescopio de un mecanismo automático de compensación de la rotación de La Tierra y una cámara fotográfica capaz de realizar largas exposiciones, es posible registrar objetos estelares muy débiles que el ojo no puede distinguir en el telescopio. El perfeccionamiento de las emulsiones fotográficas desde comienzos de siglo permitió multiplicar los descubrimientos, mostrándole a los astrónomos un universo mucho más complejo. Los grandes observatorios cuentan con catálogos de fotografía que abarcan todos los sectores del cielo, tomadas con intervalos de varios años. Comparándolas con las imágenes recientes, pueden develar importantes fenómenos astronómicos que de otra manera pasarían inadvertidos.

La fotografía en astronomía se suele hacer utilizando alguna de las tres técnicas siguientes:

Foco Primario: Utilizando el propio telescopio como si fuera un objetivo, es decir, se retira el objetivo (50mm, zoom, etc) de la camara y se acopla al tubo. Al telescopio se le ha quitado anteriormente el ocular. Se fotografía un campo relativamente pequeño. La apertura será la del telescopio -por ejemplo f/10. Se utiliza para captar objetos de espacio profundo de pequeño tamaño con exposiciones largas.

Por Proyeccion: Igual que el anterior, pero dejando puesto un ocular en el telescopio. De esta forma se consigue mucho aumento, aunque con poca luminosidad. Se suele utilizar en astronomia planetaria, donde los cuerpos son relativamente luminosos, consiguiendo muchos aumentos a fin de captar los maximos detalles posibles.

En Paralelo, (o Piggy-Back): Este sistema consiste en acoplar la camara en paralelo con el tubo del telescopio, y usando los propios objetivos de la camara, utilizando el telescopio tan solo para "guiar" la fotografia. Con este sistema se puede, usando objetivos de entre 28 y 100mm aprox., captar grandes zonas de cielo -tales como constelaciones enteras- con la apertura (f/) del objetivo de la camara, que normalmente sera mejor que el del telescopio, y se conseguira obtener imagenes de objetos debiles tales como nebulosas, cumulos abiertos, etc. aunque sin practicamente aumento, no visibles a simple vista.