Radyo astronomi, gök cisimlerinin radyoelektrik dalgaları alanındaki elektromanyetik ışımasını inceleyen astronomi dalı.
1931 de Karl G. Jansky cisimlerinin radyo dalgaları ile ışıma yaptığını keşfetti. Evren'de hiçbir cisim mutlak sıfır denilen sıcaklıkta veya onun altında bir sıcaklıkta olamaz. Mutlak sıfır, 0 Kelvin ya da -273,15 °C'dir. Her cisim mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip olduğundan elektromanyetik enerji üretir. Sıcaklığa bağlı olarak bu enerji artar ya da azalır. Sıcaklık arttıkça Evren'de frekans dağılımı değişir ve yüksek enerjili paketlerin sayısı artar. Kuramsal olarak Evren'deki tüm cisimlerden çıkan elektromanyetik enerji ölçülebilir.
Galaksimizin (Samanyolu) radyo ışınımının tespiti ilk kez 1931'de gerçekleştirilmişse de radyo astronomi, ancak II. Dünya Savaşı'ndan sonra radar tekniğinden yararlanılarak geliştirilmiştir. Günümüzde radyo teleskopların, Bonn radyo teleskobunda olduğu gibi çapları 100 m'yi bulan parabol biçimi, hareketli antenleri vardır ve atmosferi aşabilen 10 m'den 0,5 milimetreye kadar dalga boyundaki bütün radyo dalgalarını gözlemleyebilmektedirler. Ayrıca farklı kıtalardaki birçok teleskobun gruplandırılmasıyla gökyüzünün bazı bölümlerinin radyo haritaları çıkarılabilmekte ve saniyenin binde biri kadar daire yaylarındaki ayrıntılar incelenebilmektedir. Bütün bu teknik çabalar, radyo gözlemlerinin astronomiye katkısıyla açıklanabilir. Güneş dışındaki yıldızların kolayca gözlemlenmelerini sağlayacak yoğunlukta radyo ışınımları bulunmamakla birlikte yıldızlararası uzay bölgesi radyo astronominin önemli inceleme alanlarından biridir.
Samanyolu'nu kaplayan iyonlaşmamış çok büyük boyutlu hidrojen bulutları, ancak hidrojenin 21 cm'lik tayf çizgisiyle saptanabilir. Bu çizginin gözlemlenmesi, Samanyolu'nun sarmal biçimli olduğunu göstermeyi (gözlemciler, Samanyolu’nun içerisinde bulunduğundan o tarihe kadar gösterilemiyordu) ve dönme hızını incelemeyi sağlamıştır.
Astronomlar tarafından yıldızların doğduğu bölgeler sayıldıkları için son yıllarda büyük ilgi çeken karanlık bulutsular da yalnızca radyo dalgaları aracılığıyla incelenebilir. Santimetre ve milimetre uzunluklarında radyo dalgalarının incelenmesiyle söz konusu bölgelerde CO, OH gibi, hattâ etil alkol vb. organik moleküller gibi karmaşık moleküller bulunmuş, bazı uzmanlar buna dayanarak yaşamın kaynağının Samanyolu içinde olduğunu ileri sürmüşlerdir.
Radyo astronomi, ayrıca ışınları normal galaksilerden çok daha güçlü olan kuasarların bulunmasını sağlamış, böylece Evren'in gözlemlenebilir sınırları daha da geriletilmiştir.
Radyo teleskopların en önemli avantajı, birbirlerine bağlanabilmeleridir. Buna interferometri denir. SETI adında bir program, radyo teleskoplarla gökyüzünden gelecek yapay radyo dalgalarını arıyor ve Evren'de tek olup olmadığımızı araştırıyor.
Türkiye'de radyo astronomi 1995 yılında Ukrayna Bilimler Akademisi’nden 2 m'lik 1 mm'lik bir radyo teleskop kısmen BM tarafından finanse edilerek 38.000 USD'ye alınmıştır. Fakat 1997 Ağustos’unda ani elektrik kesintisi yüzünden bozulmuş ve tamiratı için 15.000 USD bulunamadığı için hâlâ çalışmamaktadır.