En ph.d. i astronomi er typisk påkrævet for en karriere som professionel astronom. En bachelorgrad i fysik eller et beslægtet område kræves normalt for optagelse på en ph.d. program i astronomi, efterfulgt af fire til seks års kurser og forskning. Derudover kræver mange arbejdsgivere også post-doc forskningserfaring, som kan tage to til fire år. Under en ph.d. program i astronomi, studerende tager kurser i en række forskellige fysik og astronomi emner, og udføre forskning under tilsyn af en fakultet rådgiver. Denne forskning involverer typisk observation af astronomiske objekter og analyse af data. Astronomi kræver også ofte stærke færdigheder inden for programmering, matematik og dataanalyse. Nogle specifikke jobtitler inden for det brede felt af astronomi kan omfatte observationsastronom, planetforsker, teoretisk astrofysiker og kosmologi