Обсерваторії звичайно спеціалізуються на проведенні певних видів астрономічних досліджень. Тому вони оснащені різними типами телескопів та інших приладів, призначених, наприклад, для визначення точного положення зір на небі, вивчення Сонця або розв'язання інших наукових завдань. Часто для вивчення небесних об'єктів їх фотографують за допомогою спеціальних телескопів. Положення зір на одержаних негативах вимірюють відповідними приладами в лабораторії. Негативи, що зберігаються в обсерваторії, утворюють «скляну фототеку». Досліджуючи астрономічні фотографії, можна виміряти величину потоків випромінювання від зір, планет та інших космічних об'єктів. Для високоточних вимірювань енергії світлових потоків використовують фотоелектричні фотометри. У них світло від зорі, зібране об'єктивом телескопа, спрямовується на світлочутливий шар електронного вакуумного приладу — фотопомножувача, в якому виникає слабкий електричній струм, що його підсилюють та реєструють спеціальні електронні прилади. Пропускаючи світло через спеціально дібрані кольорові світлофільтри, астрономи кількісно із великою точністю оцінюють колір об'єкта. А за допомогою спектрографів визначають хімічний склад космічних об'єктів.