La possibilitat que els cossos celestes emetessin també ones radioelèctriques, juntament amb les radiacions lluminoses, ja fou pronosticada a la fi del segle XIX, però els receptors de què hom disposava a l’època no foren capaços de captar-les. El 1930 Karl G. Jansky observà l’existència d’unes ones paràsites que arribaven sempre d’una mateixa direcció del firmament. Jansky explicà aquest fet suposant que la font d’ones radioelèctriques era a l’espai interestel·lar i en donà les coordenades astronòmiques, les quals, segons hom observà més tard, pertanyen a una radiofont molt intensa que ocupa el centre de la Galàxia. L’any 1936 Grote Reber construí el primer radiotelescopi al jardí de casa seva, i per mitjà d’aquest elaborà el primer mapa radioelèctric del cel per a la longitud d’ona de 187 cm. Aquests descobriments, però, no despertaren l’interès dels astrònoms, i durant uns quants anys hom no feu cap progrés en aquest camp. El pas següent fou el descobriment de les emissions radioelèctriques provinents del Sol. Aquest descobriment fou fet per J.S. Hey el 1942 com a conseqüència de les observacions que feia mentre intentava detectar la presència d’avions enemics que s’apropessin al territori britànic, durant la Segona Guerra Mundial. Observà que els senyals de radar eren molt sovint pertorbats per un senyal d’origen desconegut, senyal que era més fort quan els aparells eren dirigits cap al Sol. A més, constatà que quan apareixien aquestes pertorbacions, hom veia a la superfície del Sol una col·lecció de taques de grans dimensions. Així arribà a la conclusió que la font de les pertorbacions era al mateix Sol. Aquest descobriment fou mantingut en secret per motius de seguretat militar i no fou donat a conèixer al món científic fins el 1945, en acabar la guerra. La formació d’un gran nombre de tècnics competents en qüestions de radiocomunicació i el millorament notable de les tècniques de detecció de tot tipus d’ones radioelèctriques, que havien estat afavorides pels interessos bèl·lics durant la guerra, ajudaren després al desenvolupament de la radioastronomia. Es formaren els primers grups de radioastrònoms a la Gran Bretanya i a Austràlia, els quals foren seguits ràpidament per d’altres als EUA, França, Alemanya, el Japó, etc.
Actualment cada observatori astronòmic té el seu radioobservatori associat. L’origen de les emissions radioelèctriques estudiades per la radioastronomia són sempre els cossos celestes, però llurs mecanismes d’emissió poden ésser diversos. Els més importants són els d’origen tèrmic i els que es produeixen a causa de la radiació de sincrotró. Les emissions del primer tipus són degudes al fet que tot cos que es troba a una temperatura superior al zero absolut emet unes certes radiacions (cos negre), mentre que les del tipus sincrotró són degudes al fet que un electró que es mou amb una velocitat pròxima a la de la llum dins un camp magnètic emet una radiació (radiació de sincrotró). Tots els cossos celestes emeten radiacions electromagnètiques d’un tipus o d’un altre, i per tant tots ells poden ésser objecte d’estudi de la radioastronomia. Però les radiacions dels estels són tan febles que no han pogut ésser detectades, llevat del cas del Sol per raó de la seva proximitat. Entre els astres que són objecte d’estudi per la radioastronomia cal destacar en primer lloc la Lluna, de la qual des de l’any 1946 hom ha detectat emissions d’origen tèrmic. Des de l’any 1956 han estat detectades emissions radioelèctriques procedents dels planetes, i també de tipus tèrmic, les quals han permès de determinar la temperatura de la superfície planetària. A més, per a Júpiter n'ha estat observada també una emissió del tipus sincrotró. L’observació dels fenòmens radioelèctrics del Sol ha permès de descobrir que les ones radioelèctriques provenen dels gasos totalment ionitzats (plasmes) que constitueixen gairebé tota l’atmosfera solar. Els mecanismes d’emissió fan intervenir l’efecte sincrotró i també les oscil·lacions ràpides que es produeixen en aquest plasma. Per tot això la radioastronomia solar ha contribuït en gran manera al coneixement de la física solar. Cal esmentar també la radioastronomia galàctica, que estudia les emissions que tenen l’origen fora del sistema solar, però dins la Galàxia. Cal distingir en aquest cas tres tipus de fenòmens: l’emissió contínua de la Galàxia, l’emissió de les restes de les supernova i l’emissió de l’hidrogen neutre. El primer, descobert per Jansky, no té un centre d’emissió determinat, sinó que l’emissió és difusa, principalment per tot el disc galàctic. Hom observa, a més, una altra emissió contínua per tot l’halo de la Galàxia, però la seva intensitat és molt més dèbil. El segon tipus d’emissió es produeix en regions de l’espai limitades i és lligat amb les restes de les explosions de les supernova. Finalment, el tercer tipus d’emissió prové de l’hidrogen neutre que hom troba per tot l’espai interestel·lar, i que es produeix a una longitud d’ona ben determinada que val exactament 21 cm. La detecció de la ratlla de 21 cm de l’hidrogen neutre ha estat un descobriment d’importància fonamental, perquè ha permès d’estudiar l’estructura espiral de la Galàxia. Un altre camp d’estudi de la radioastronomia és el de les fonts d’emissió extragalàctiques. Aquestes fonts, relativament localitzades en l’espai, són de diversos tipus, entre els quals hi ha les radiogalàxies i els quàsars o radiofonts quasiestel·lars. Un problema important relacionat amb totes les fonts extragalàctiques és el de llur identificació amb el cos celeste que les conté, puix que la zona a la qual es produeix l’emissió d’ones radioelèctriques és sempre bastant més gran que la zona a la qual es produeix l’emissió lluminosa. La determinació de l’astre radioemissor entre totes elles només pot ésser feta fàcilment si algun cos del sistema solar, preferentment la Lluna, passa per l’esmentada zona del cel i va ocultant successivament els diferents possibles candidats. La identificació de les radiofonts llunyanes és molt més problemàtica, i només pot ésser feta amb tota seguretat en casos molt favorables (radiotelescopi.) El desenvolupament dels radiointerferòmetres de gran síntesi d’obertura i l’augment de la sensibilitat dels instruments permeteren detectar i estudiar l’emissió d’ones radioelèctriques provinents dels estels. Així doncs, la radioastronomia galàctica ja no es limita només a les supernoves i a les emissions d’hidrogen neutre, sinó que també s’estén a molts tipus d’estels i a les zones dels seus voltants. D’aquesta manera, s’han pogut fer grans progressos en el coneixement de diversos estadis de l’evolució estel·lar i en diferents tipus d’objectes. Per exemple, amb la radioastronomia s’ha pogut aprofundir les zones de naixement estel·lar i els núvols moleculars, i estudiar els protoestels i els estels joves amb els seus embolcalls i vents estel·lars. En el camp dels objectes més evolucionats, en ones ràdio es detecten les noves, les variables cataclismàtiques i les nebuloses planetàries (romanents de la mort d’un estel). També es poden estudiar les corones magnètiques d’altres estels, a més del Sol, i objectes molt energètics, com són les binàries de raig X, emissores d’ones ràdio, que mimetitzen objectes extragalàctics com poden ser el quàsar o l’AGN.