X射線天文學中常以電子伏特（eV）表示光子的能量，觀測對象為0.1keV到100keV的X射線。其中又將0.1keV-10keV的X射線稱為軟X射線，10keV-100keV稱為硬X射線。由於X射線屬於電磁波譜的高能端，因此X射線天文學與伽瑪射線天文學同稱為高能天體物理學。

宇宙中輻射X射線的天體包括X射線雙星、脈衝星、伽瑪射線暴、超新星爆炸遺骸、活躍星系核、太陽活動區，以及星系團周圍的高溫氣體等等。由於地球大氣層對於X射線是不透明的，只能在高空或者大氣層以外觀測天體的X射線輻射，因此太空望遠鏡是X射線天文學的主要工具。

圖示：陽光衛星（Soft X-Ray Telescope，SXT）拍攝的軟X射線波段太陽照片，顯示出北極附近區域巨大的冕洞。NASA Goddard Laboratory for Atmospheres and  Yohkoh Legacy data Archive, Public domain, via Wikimedia Commons