O principal objetivo do Mestrado em Astronomia é complementar e aprofundar a formação de estudantes licenciados em Astronomia, Física, Matemática e áreas afins, melhorando a sua preparação tendo em vista o início de uma carreira de investigação em Astronomia, nomeadamente através do ingresso num Ciclo de Estudos de Doutoramento em Astronomia.

A Universidade do Porto tem um acordo de Duplo-Grau Luso-Françes para o Mestrado em Astronomia com a Université Paul Sabatier-Toulouse III, França, onde existe o Master Sciences, technologie, santé mention Physique et Astrophysique. O aluno nesta via frequentará um ano escolar de mestrado em cada Universidade, obtendo no fim o grau de mestre pelas duas universidades participantes.