Космічна обсерваторія — космічний апарат для дистанційного дослідження астрономічних тіл та явищ. Більшість космічних обсерваторій це телескопи котрі працюють в різноманітних діапазонах електромагнітних хвиль, є проекти з вивчення гравітаційних хвиль. Є обсерваторії з дослідження елементарних частинок.
Космічні телескопи уникають затримки ультрафіолетових частот, рентгенівських та гамма-променів; спотворення (сцинтиляції) електромагнітного випромінювання; а також світлового забруднення, з якими стикаються наземні обсерваторії.