천문학 연구를 통하여 천문학을 발전·보급시키고, 기초과학 진흥을 기하고자 천문학계 학자들이 중심이 되어 1965년 3월에 설립하였다. 매년 정기적으로 학술발표대회를 개최할 뿐만 아니라 학술연구논문집을 발간하고 있으며, 수시로 국제학술발표대회·연구발표회·심포지엄, 세미나 및 워크숍 등을 개최하고 있다.
정기 학술발표대회는 1년에 두 번 봄과 가을에 개최되는데, 전국 40여 개 대학의 천문학 관련 학과와 연구소에서 모인 천문학자들이 연구결과를 발표하고 토론하는 장이다.
정기 학술연구논문집으로는 ≪한국천문학회지≫·≪천문학논총≫·≪천문학회보≫가 있으며, 영문 학술지인 ≪한국천문학회지≫는 1968년 12월에 창간된 이래 1981년부터는 연 2회로 증간하여 1998년 현재 제31권이 발행되었으며, ≪천문학논총≫은 국영문 혼용 학술지로 1984년에 창간되어 매년 1회 발간되고 있다.
또한 ≪천문학회보≫는 정기 학술발표대회의 초록 및 한 해 동안 일어났던 천문학계의 소식과 학회활동, 각 대학 천문대, 천문대의 활동과 업적도 게재하여 회원 상호간의 학술 교류 및 학회 홍보를 도모하고 있다.
한편, ≪한국천문학회지≫와 ≪천문학논총≫의 논문들은 국제과학연맹 논문초록위원회에서 매년 출판하는 ≪국제천문학 및 천체물리논문초록≫에 게재될 뿐만 아니라, 인터넷을 통하여 서비스되고 있고, 국내외 여러 도서관으로 배포되어 국제천문학 교류에도 이바지하고 있다.
한국천문학회는 1973년 국제천문연맹(International Astronomical Union)에 정식 회원국으로 가입한 이래, 정기적인 학술발표대회 외에 1978년 9월 ‘국제관측천문학’을 주제로 한 심포지엄, 1079년 10월 우주와 생명의 진화에 관한 심포지엄, 1985년 창립 20주년 국제심포지엄 등 수시로 국제학술발표대회와 심포지엄을 개최하였다.
특히 1996년 여름에는 제7차 국제천문연맹 아시아-태평양 지역 학술대회를 성공적으로 개최하였을 뿐만 아니라, 1999년 여름에는 ‘국제천문연맹 심포지엄 197 성간화학’을 개최하였고, 한국 천문학의 국제적 위상이 한층 높아지고 있다.
아울러 1997년 9월에는 세종대왕 탄신 600주년 기념 국제학술회의 ‘세종시대의 천문학’을 개최하여 당시 우리 나라 천문학의 우수성을 세계에 나타내는 계기가 되었다.
그 외 천문학의 학문적인 발전을 장려하기 위해 학술상을 제정하여 한 해 동안 학문적인 성과가 가장 뛰어난 회원에게 수여하고 있으며, 연합우주관측위원회·천파 분과·교육 분과 등의 활동을 통하여 우주천문관측연구 및 천문학 대중화에 힘쓰고 있다.
현재 한국과학기술총연합회의 회원 학회이며 국제천문연맹(IAU) 정회원국으로 가입되어 있으며, 1995년 한국천문학회 창립 30주년 기념행사와 1998년 한국천문학회지 창간 30주년 기념 심포지엄을 개최한 바 있다.
학회의 정회원 자격은 천문학을 전공하여 천문학 연구를 계속하고 있거나 천문학 분야 기관에서 종사하는 사람으로, 현재 40여 개의 천문학 관련 학과가 있는 대학 및 연구소에 소속된 500명 이상의 회원이 정회원으로 활동하고 있다.