Slechts een gedeelte van de straling die de sterren uitzenden, is zichtbaar licht. Daarnaast bestaat er ook radiostraling, infrarode straling, ultraviolette straling, rontgenstraling en gammastraling. Vermits onze enige bron van informatie over de sterren de straling is die ze uitzenden, hebben wij er dus alle belang bij naast het zichtbaar licht ook die andere vormen van straling te onderzoeken. Voor radiostraling gebeurt dit, vooral sinds de Tweede Wereldoorlog, met behulp van radiotelescopen.

Een radiotelescoop bestaat hoofdzakelijk uit een grote, parabolische schotelantenne. In tegenstelling tot visuele waarnemingen, waarbij een scheidend vermogen kan worden bereikt dat beter is dan een boogseconde, geven radiowaarnemingen een resolutie van slechts enkele boogminuten. Hoe groter de antenne echter, hoe beter dit scheidend vermogen zal zijn.

De grootste beweegbare antenne bevindt zich in Effelsberg in Duitsland en heeft een diameter van ongeveer 100 meter (een voetbalveld groot!). De grootste antenne vinden we in Arecibo in Zuid-Amerika; zij heeft een diameter van meer dan 300 meter, maar is onbeweegbaar.

Door het op een lijn plaatsen van verscheidene antennes, verkrijgt men een nog beter scheidend vermogen. Het lijkt dan alsof de astronomen waarnemen met een antenne van enkele kilometers lang, de lengte van die lijn. In Westerbork (Nederland) en Nieuw-Mexico (Verenigde Staten) vinden we zulke systemen.

Aangezien radiostraling veel beter doordringt in de aardse atmosfeer dan gewoon licht, kan men met een radiotelescoop zelfs waarnemen bij bewolkt weer of overdag! De belangrijkste verdienste van de radio-astronomie ligt echter in het feit dat radiostraling ook veel makkelijker doorheen de talrijke donkere stofwolken in ons melkwegstelsel en de rest van het heelal dringt. Met behulp van radiotelescopen kunnen we "zien" wat er achter die stofwolken ligt!

Zo zijn we dankzij de radio-astronomie te weten gekomen dat ons melkwegstelsel een spiraalstructuur heeft (zie tekst Sterrenstelsels). Zij heeft ons ook geleerd dat het ganse heelal een achtergrondtemperatuur van -270°C heeft, drie graden boven het absolute nulpunt. Deze ontdekking bleek een grote steun voor de big bang-theorie (zie tekst Sterrenstelsels), aangezien die geringe warmte een overblijfsel van de oerknal zou zijn.