Баллонная астрономия — раздел астрономии внеатмосферной, в котором информацию о наблюдаемых астрономических объектах получают с помощью приборов, поднимаемых в верхние слои атмосферы посредством баллонов (аэростатов). Как правило, в баллонной астрономии используются автоматические наблюдательные приборы, не требующие присутствия человека на борту аэростата. Полученные результаты регистрируются на борту или передаются на Землю с помощью радиотелеметрических систем. Благодаря этому удаётся почти полностью использовать теоретическую разрешающую способность астрономического телескопа (его способность различать наиболее мелкие детали наблюдаемого объекта), т.к. выход за пределы наиболее плотных слоев атмосферы снижает искажения, вносимые неоднородностями и движениями воздушных масс. Кроме того, за пределами плотной атмосферы можно проводить исследования в более широком спектральном диапазоне, чем на Земле, т.к. излучение в УФ и ИК спектральных областях поглощается атмосферой полностью, кроме узких «окон» прозрачности. К тому же в стратосфере прозрачность воздуха значительно выше, чем в нижних слоях атмосферы за счёт как разрежённости воздуха, так и его меньшей влажности и запылённости. Это позволяет улавливать излучение более слабых объектов, чем те, которые могут быть наблюдаемы с поверхности Земли. Объекты наблюдения баллонной астрономии — Солнце, планеты и звёзды, а также искусственные небесные тела. Наиболее распространены баллонные наблюдения Солнца с целью изучения тонкой структуры его поверхности, а также тех участков его спектра, которые искажаются поглощением в земной атмосфере при наземных наблюдениях. Первые успешные полёты солнечного телескопа с автоматическим управлением, производившего фотографирование поверхности Солнца, проведены в США (1957—59). Полёты автоматических наблюдательных приборов на баллонах проводились также во Франции, Германии и других странах.

В СССР была создана уникальная стратосферная солнечная обсерватория, предназначенная для комплексного изучения Солнца. Из стратосферы проводилось одновременное фотографирование поверхности Солнца и спектра его излучения в широком диапазоне длинных волн. Изображение изучаемого участка Солнца передавалось на наземный наблюдательный пункт по системе ТВ. Стратосферная солнечная обсерватория была оснащена телескопом-рефлектором с диаметром гл. зеркала свыше 1 м; её общая масса вместе с системой подъёма и посадки составляла 7 т. После окончания программы наблюдений обсерватория опускалась на Землю на парашюте. Первые полёты этой стратосферной солнечной обсерватории проведены в 1966—1967 годах.