南京大学天文学与空间学院始建于1952年，是目前全国高校中历史最悠久、培养人才最多的天文学专业院系。南京大学天文学系素以专业设置齐全、学历层次完备、师资力量雄厚、治学严谨而享有盛誉，是天文学一级学科博士点和国家天文学基础研究和教学人才培养基地，拥有一流的教学和科研实验室。本系设有天文学本科专业、天体物理、天体测量与天体力学2个研究生专业和1个博士后流动站。天体物理、天体测量与天体力学均为国家重点学科。
南京大学天文学系拥有一支高水平的教师队伍。全系现有教师约30名，包括4名中国科学院院士和一批年富力强、成果卓著的中青年学术骨干和学术带头人。近年来，天文学系承担着国家自然科学基金项目和国家重点基础研究规划项目等多项研究课题，科研成果显著，获多项国家级和省部级科研奖励。本系和国内外多个科研和教学机构建立了密切的合作与人员交流联系和合作。在南京大学“211”工程、“985”工程的重点支持下，南京大学天文学系正努力建设成为一个具有国际影响的天文学教学和科研中心。
研究机构天文系设有为教学科研服务的三个实验室，两个研究中心和一个基金会。“中心实验室”为天文本科教学服务；“现代天文与天体物理教育部重点实验室”支持教师和研究生的科研工作；“太阳塔实验室”为太阳物理研究提供实测基地；“华东天文和天体物理中心”和“南京大学非线性科学中心”是挂靠在天文系的多单位，多学科合作研究机构；天文系设有以已故系主任，著名天文学家和教育家戴文赛教授命名的“戴文赛基金会”，向校友和社会各界募捐，基金用于支持和奖励修读天文专业的研究生和本科生。
南京大学深空探测实验室 南京大学深空探测实验室[1]是为适应我国深空探测事业的发展，充分发挥南京大学在太阳物理、月球与行星科学、空间环境科学、天体力学和天体测量学、天文导航与控制技术、电子科学、遥感科学、计算机科学等多学科优势而建立的一个集科学研究和载荷开发一体的实验室。实验室为我国深空探测工程提供科学目标研究、科学有效载荷设计和研发、探测器飞行程序设计、探测数据采集、及后期科学研究。实验室研发队伍包括中科院院士2名，青年学科带头人6名，以及一批教授、副教授、工程师等，还包括朱仁璋、顾行发、王鸿芳、周健华、刘杰、王家松、徐波教授等一批南京大学兼职教授（可指导研究生）。目前实验室主要从事研究方向有火星探测科学任务设计及火星地质科学、卫星与星座自主导航、空间和行星遥感卫星设计及载荷研发、月球探测及探测器空间交会技术。