Rentgen astronomiyası — astronomiyanın rentgen şüalarının müşahidəsi və göy cisimləridən gələn rentgen şüallarının aşkarlanması ilə məşğul olan müşahidə bölməsidir. Rentgen şüaları Yer atmosferi tərəfindən absorbsiya edilildiyindən, rentgen şüalarının aşkarlanması üçün müşahidələr balonların, meteoroloji raketlərin və peyklərin vasitəsilə yüksək hündürlüklərdə aparılmalıdır. Rentgen astronomiyası kosmik elm olub, standart işıq-udulma teleskoplarından rentgen şüaları vasitəsilə daha uzağa nüfuz edə bilən kosmik teleskopla, məsələn Mauna Kea Rəsədxanaları kimi teleskoplarla bağlıdır.
Rentgen emissiyası təxminən bir milyon kelvindən (K) yüz milyonlarla kelvin (MK) qədər istiliyə malik qaynar göy cisimlərindən gözləniləndir. Rentgen şüaları Günəşdə 1940-cı illərdə aşkar edilməsinə baxmayaraq, 1962-ci ildə ilk kosmik rentgen şüalana mənbəyinin kəşfi surpiriz oldu. Bu mənbəyə Əqrəb bürcündə tapılan ilk rentgen şüalanma mənbəyi olduğundan Əqrəb X-1 (Scorpius X-1 və yaSco X-1) adı verilmişdir. Əqrəb X-1-in rentgen emissiyası vizual emissiyadan 10.000 dəfə çoxdur, Günəşinkindən isə təxminən milyon dəfə azdır. Bundan başqa, rentgen şüalarında enerji çıxışı bütün dalğa uzunluğunda Günəşin ümumi emissiyasından 100.000 dəfə çoxdur. Rentgen astronomiyasının Əqrəb X-1 ilə başlayan bu yeni sahədəki kəşflərinə əsaslanaraq Rikkardo Cakkoni 2002-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatı almışdır. Artıq məlumdur ki rentgen mənbələri Əqrəb X-1 kimi kompakt, neytron ulduzları və ya qara dəliklərdir. Qara dəliyə düşən material rentgen şüaları şüalandıra bilər, ancaq qara dəlik özü rentgen şüası buraxmır. Rentgen emissiyasının enerji mənbəyi cazibə qüvvəsidir. Güclü qaz və toz qarışığı bu və digər göy cisimlərinin güclü qravitasiya sahəsi ilə qızdırılır.
Minlərlə rentgen mənbəyi məlumdur. Bundan əlavə qalaktikalar qruplarındaki qalaktikalar arasındakı boşluqlar 10 ilə 100 meqakelvin (MK) temperaturda çox isti, lakin çox seyrək qazla doludur. İsti qazının ümumi miqdarı görünən qalaktikaların ümumi kütləsinin 5-10 qatı qədərdir.