Radioastronomowie badają obiekty niebieskie jak każdy inny astronom, ale robią to inaczej. Za pomocą radioteleskopu radioastronom monitoruje ciała niebieskie, które emitują fale radiowe. Większość astronomów ogranicza się głównie do prowadzenia obserwacji nocą, ale radioastronomowie mogą pracować również w dzień. Wizualizacja jest ważna dla tych naukowców, ale nie w zwykłym sensie obserwacji przez soczewki optyczne. Zamiast tego radioastronomowie spędzają dużo czasu na oglądaniu i interpretacji wykresów.
Astronomia ma urzekającą historię zgłaszania odkryć podczas eksploracji kosmosu. Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że za wiele z tych odkryć odpowiedzialni są radioastronomowie. Jednym z najważniejszych odkryć w radioastronomii było kosmiczne promieniowanie tła, które jest często cytowane jako dowód tak zwanej teorii „wielkiego wybuchu”. Fale radiowe są niezakłócone przez pył, więc radioastronomia jest odpowiedzialna za ustalanie nowych obiektów, których astronomowie normalnie nie mogli zobaczyć, ale sądzili, że tam są.
Zawarcie takich ustaleń wymaga czasu i cierpliwości. Powołanie zaczyna się od radioteleskopu, którego radioastronom używa do monitorowania fal radiowych przechodzących przez wszechświat. Działając podobnie do odbiornika radiowego, ten typ teleskopu wykorzystuje antenę do przechwytywania fal radiowych. Fale radiowe są na ogół słabe, dlatego w radioteleskop wbudowany jest odbiornik lub wzmacniacz wzmacniający sygnały. Rejestratory są podłączone do teleskopu i kreślą reprezentację fal radiowych na papierze milimetrowym za pomocą atramentu lub, częściej, bezpośrednio w programie komputerowym.
Jednak słuchanie nie jest tak naprawdę częścią pracy, chyba że radioastronom musi sprawdzać zakłócenia ze strony sztucznych urządzeń emitujących fale radiowe. Zamiast słuchać szumu, radioastronom monitoruje wyjście rejestratora, aby obserwować fale radiowe. Monitorując to wyjście, radioastronom za pomocą programów komputerowych buduje obraz obserwowanego obiektu. Czasami wiąże się to z wykonaniem wielu skanów obiektu i nałożeniem wykresów w celu utworzenia obrazów mozaikowych.
Opierając się na falach radiowych, a nie na świetle, radioastronom nie ogranicza się do obserwacji nocnych. Fale radiowe przenikają ziemską atmosferę bez względu na porę dnia, podczas gdy światło większości ciał niebieskich jest zbyt słabe, aby można je było zobaczyć w ciągu dnia. Głównym problemem, z jakim boryka się radioastronom, są fale radiowe emitowane przez urządzenia ludzkie, niezależnie od pory dnia, w której pracuje. Odnoszący sukcesy radioastronomowie uczą się filtrować takie statyczne i precyzyjnie mierzyć fale radiowe, które są emitowane przez obiekty astralne.