หอดูดาวเป็นสถานที่ที่ใช้ในการศึกษาวัตถุในอวกาศหอดูดาวบางแห่งอาจมีกล้องโทรทรรศน์เพียงตัวเดียว แต่ในบริเวณที่เหมาะสมสำหรับการสังเกตการณ์อาจมีกล้องโทรทรรศน์มากกว่า 20 ตัว
ภายในหอดูดาวจะมีกล้องโทรทรรศน์ซึ่งใช้สำหรับเก็บข้อมูลคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นวิทยุคลื่นอินฟราเรด และแสงที่ตามองเห็น กล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่จะอยู่ภายในโดมเพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดจากสภาพอากาศ เช่น ความชื้น แสงแดด และฝน แต่อย่างไรก็ตามโดมสามารถหมุนและเปิดปิดได้
หอดูดาวที่อยู่ในตำแหน่งที่ดีจะช่วยเพิ่มโอกาสในการได้รับข้อมูลที่มีคุณภาพสูง ตำแหน่งที่ดีสำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 ประการ ดังนี้
1. เป็นตำแหน่งที่มีสภาพอากาศดีท้องฟ้าโปร่ง
2. ห่างจากตัวเมืองและชุมชนเพื่อหลีกเลี่ยงมลภาวะทางแสง
3. อยู่บนภูเขาสูงเพื่อหลีกเลี่ยงผลจากค่าทัศนวิสัยของท้องฟ้า
บนโลกมีสถานที่หลายแห่งที่เหมาะสมสำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ แต่สถานที่ที่ดีที่สุดสำหรับกล้องโทรทรรศน์คือในอวกาศเนื่องจากไม่มีปัญหาที่เกิดจากชั้นบรรยากาศของโลก