โดยปกติ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ไม่ได้เป็นเป้าหมายหลักของนักดาราศาสตร์สมัครเล่น แต่หลายคนก็มีส่วนช่วยและประสบความสำเร็จในการร่วมมือกับนักดาราศาสตร์อาชีพ เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อความรู้ทางดาราศาสตร์ บ่อยครั้งที่ดาราศาสตร์ได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นสาขาที่เหลืออยู่ไม่มากในหมวดวิทยาศาสตร์ ที่ผู้สนใจเป็นงานอดิเรก สามารถให้ข้อมูลที่มีคุณค่าต่อองค์ความรู้ด้านดาราศาสตร์

ตัวอย่างเช่น นักดาราศาสตร์สมัครเล่นสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาวแปรแสง ติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์น้อย สังเกตการบังกันระหว่างดาวเคราะห์น้อยกับดาวฤกษ์เพื่อหาขนาดและรูปร่าง และการบังกันระหว่างดวงจันทร์กับดาวฤกษ์ เพื่อหาความสูง-ต่ำของภูมิประเทศบนดวงจันทร์

ในอดีตและปัจจุบัน นักดาราศาสตร์สมัครเล่นมีบทบาทสำคัญยิ่งในการค้นพบดาวหางดวงใหม่ แม้ว่าขณะนี้โครงการค้นหาวัตถุใกล้โลก เช่น โครงการวิจัยดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกลินคอร์น และโครงการค้นหาและติดตามดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก สามารถค้นพบดาวหางได้รวดเร็วกว่ามนุษย์