Radioastronomija proučava zračenja sa talasnim dužinama većim od približno jednog milimetra. Radioastronomija se razlikuje od većine drugih oblika posmatračke astronomije u tome što se posmatrani radio talasi mogu tretirati kao talasi pre nego kao diskretni fotoni, tj. kao čestice. Zbog toga je srazmerno lakše meriti amplitudu i fazu radio-talasa, što nije tako lako obaviti na kraćim talasnim dužinama.
Iako neke radio-talase odašilju astronomski objekti u obliku toplotnog zračenja, većina radio zračenja koja se vidi na Zemlji je u obliku sinhrotronskog zračenja, koje nastaje kada elektroni interaguju sa magnetskim poljem.[20] Osim toga, jedan broj spektralnih linija koje proizvodi međuzvezdani gas, naročito spektralna linija molekularnog vodonika, se detektuje na radio-talasnim dužinama (na 21 cm).
Raznovrsni objekti se mogu posmatrati na radio-talasnim dužinama, uključujući supernove, međuzvezdani gas, pulsare i aktivna galaktička jezgra.