관상감(觀象監) 내부에서 일과력(日課曆), 내용삼력(內用三曆), 칠정력(七政曆) 등의 역서(曆書)를 편찬하기 위해서 설치되었다.
천문학(天文學) 분과는 관상감을 구성하는 세 개의 분과(천문학, 지리학(地理學), 명과학(命課學)) 중에서 가장 핵심적인 분과였다. 관상감 천문학 분과의 가장 중요한 업무는 매년 일과력과 내용삼력, 칠정력 등의 역서를 편찬하는 일이었다. 또한 매일 밤낮으로 전체 하늘에 대해 천상(天象)의 변화를 관측하는 천문(天文) 업무도 상시적으로 수행하였으며, 혜성과 객성(客星) 같은 특별한 천변이 발생하면 성변측후청(星變測候廳)을 조직해 천문 관측을 수행하고 그 결과를 측후단자(測候單子)를 작성하여 승정원과 시강원 등에 보고를 하였다.
천문학의 관원은 다른 관상감의 관원들과 마찬가지로 대개 완천(完薦)과 음양과(陰陽科), 과거(科擧)를 통해서 양성되고 선발되었다. 완천은 추천을 통해 어린 학생을 생도(生徒)로서 선발하여 관료 후보군으로 양성하는 것을 의미하는데, 관상감 천문학에는 전체 60명 중 40명의 생도가 정원으로 배정되었다. 이어서 관상감 천문학 분과의 관원은 음양과 과거를 통해서 정식으로 선발되었는데, 천문학에 배정된 선발 인원은 식년시(式年試)와 증광시(增廣試)의 초시에서는 10명, 복시(覆試, 최종시험)에서는 5명, 대증광시(大增廣試)의 초시에서는 14명, 복시에서는 9명이었다. 실제 과거에서는 위에 배정된 정원 이하로 선발이 이루어졌다.