Een ruimteobservatorium is elk instrument (zoals een telescoop) in de ruimte dat wordt gebruikt voor de observatie van verre objecten. Planeten, sterren, melkwegstelsels en andere objecten in de ruimte kunnen worden bekeken en geregistreerd. Deze categorie omvat geen observatoria in de ruimte die naar de aarde zijn gericht ten behoeve van verkenning, meteorologie en andere vormen van informatieverzameling.
Alle observatie van de ruimte vanuit de aarde wordt gefilterd door de atmosfeer van de aarde. De atmosfeer filtert en vervormt wat gezien en geregistreerd wordt.
Satelliettelescopen hebben het heelal geopend voor de menselijke ogen. Door turbulentie in de atmosfeer van de aarde vervagen de beelden die door telescopen op de grond zijn genomen, een effect dat bekend staat als zien. Het is dit effect dat de sterren aan de hemel doet "fonkelen". Als gevolg daarvan zijn de foto's die door satelliettelescopen in zichtbaar licht zijn genomen (bijvoorbeeld door de Hubble-ruimtetelescoop) veel helderder dan telescopen op aarde, ook al zijn de telescopen op aarde erg groot.
Ruimtevaartastronomie is van vitaal belang voor frequentiebereiken buiten de optische en radiovensters. Röntgensterrenkunde is bijvoorbeeld bijna onmogelijk als je het vanaf de aarde doet. Het heeft zijn huidige belang in de sterrenkunde bereikt door röntgentelescopen in een baan om de aarde. Infrarood en ultraviolet zijn ook grotendeels geblokkeerd door de atmosfeer. De meeste ruimteobservatoria bevinden zich in een lage baan om de aarde.

