中性子星やブラックホールといった天体からはX線が放出されているが、これを観測し、これらの天体について探ろうという学問。
但し、X線は大気により遮断されるため地上からは観測できない。実際に観測するためには、人工衛星などを宇宙に打ち上げる必要がある。
世界で最初のX線天文衛星Uhuru(ウフル)、Einstein(アインシュタイン)、Chandra(チャンドラ)などアメリカのX線天文衛星や、はくちょう、てんま、ぎんが、あすか、など日本のX線天文衛星により、中性子星やブラックホールといった、それまで理論上の存在だったものが実在することを、観測によって証明した。また、X線天文学が発達することによって、宇宙は爆発や衝突などのダイナミックな現象に富んだ世界であることも分かったのである。
X線天文学はX線天体を発見したRiccardo Giacconi(リカルド・ジャッコーニ)によって切り開かれたが、それに続いたのは日本だった。日本では小田稔がX線天文学の父で、世界をリードした。ゆえにアメリカでも「日本語を勉強しないとX線天文学の研究はできない」などと言われていたというエピソードもある。
こうしてX線天文学は日米の競争や協力でめざましい進歩を遂げる。しかし小田稔は2001(平成13)年3月1日15:24(@308)に心不全でこの世を去った。享年78だった。
その翌年2002(平成14)年、X線天文学に携わったリカルド・ジャッコーニにノーベル物理学賞が授与された。この受賞は、そのまま小田稔の業績がノーベル賞に値することを証明するものでもある。2002(平成14)年末になお小田稔が存命であれば、ジャッコーニと共にノーベル物理学賞を受賞していた事はほぼ確実だっただけに、惜しまれるところである。