Ce livre est la nouvelle édition, entièrement refondue, mise à jour et augmentée, du précedent best-seller de Pierre Lena "Méthodes physiques de l'observation", éditée en 1996 et épuisée àce jour. Cette vue synthétique des outils et des méthodes de l'astronomie au début du XXIe siècle fait une large place aux possibilités offertes par l'observation dans l'espace : nouvelle génération detélescopes géants, méthodes d'imagerie adaptative ou interférométrique, spectroscopie et récepteurs modernes de lumière, sans ignorer ondes gravitationnelles et neutrinos.