تشمل الظواهر الفلكية التي يتم دراستها في الهندسة الفلكية:
1- حركة الأجرام السماوية مثل الكواكب والنجوم والأقمار والمذنبات والنيازك.
2- الظواهر الأرضية المتعلقة بالسماوات مثل الشمس والقمر والأبراج والخسوف والكسوف والتنجيم.
3- دراسة التاريخ الفلكي ومعرفة الأحداث الفلكية المهمة في الماضي وتطور مفاهيمها عبر الزمن.
4- البحث في الفضاء خارج حدود الأرض ودراسة المريخ والزهرة وغيرها من الكواكب من خلال الصواريخ والمسبارات والتلسكوبات.
5- تحديد المسافات والأحجام والكتل للأجسام السماوية والتنبؤ بتحركاتها المستقبلية.