تختلف الأدوات الأساسية التي يستخدمها المهندسون الفلكيون حسب التخصص الفرعي داخل الهندسة الفلكية، إلا أن بعض الأدوات الأساسية التي تستخدم عمومًا في الهندسة الفلكية هي:
1- التلسكوبات: وهي الأداة الأساسية التي يستخدمها المهندسون الفلكيون، وهي تستخدم لرصد الأجسام الفلكية وتحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية لتلك الأجسام.
2- الكواشف: وهي عبارة عن أدوات تستخدم لقياس الإشعاع المنبعث من الأجسام الفلكية، ويمكن استخدامها لمراقبة تغيرات شدة الإشعاع وطول الموجة وعزم الدوران.
3- مطياف الضوء: وهو جهاز يستخدم لفصل الطيف الألوان للضوء المنبعث من الأجسام الفلكية، مما يتيح للمهندسين الفلكيين تحليل الخصائص الفيزيائية لتلك الأجسام.
4- الحواسيب: وهي تستخدم لمعالجة البيانات والرسم البياني والنمذجة الرياضية، وتساعد في تطوير نماذج نظرية للأجسام الفلكية.