تتكون الأشعة تحت الحمراء من موجات كهرومغناطيسية ذات طول موجي معين، يتجاوز ما يمكننا رؤيته على الجانب الأحمر من الطيف وتم اكتشافها لأول مرة من قبل ويليام هيرشل حوالي عام 1800.
تشمل الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى على الراديو والموجات الدقيقة والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما، ولكن الموجات الكهرومغناطيسية التي تتراوح بين 700 نانومتر و 1 مم تصنف على أنّها الأشعة تحت الحمراء(1 مليمتر يساوي 1،000،000 نانومتر).
توجد الأشعة تحت الحمراء في كل مكان حولنا، حيث أنّ معظم الأجسام الدافئة، بما في ذلك جسم الإنسان تطلق إشعاعًا من هذا الطول الموجي، وتعمل الكاميرات الحساسة للحرارة عن طريق الكشف عن الأشعة تحت الحمراء، كما أنّ نصف الطاقة المنبعثة من الشمس هي الأشعة تحت الحمراء.
إحدى مشكلات علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء هي أنّ الأشعة تحت الحمراء تميل إلى امتصاصها بواسطة بخار الماء في الغلاف الجوي، حيث يمكن أن يساعد وضع التلسكوبات على ارتفاعات عالية في الحد من هذه المشكلة مثل وضع التلسكوبات في البالونات أو الطائرات.
ومع ذلك، منذ إطلاق تلسكوب هابل الفضائي في عام 1990، دخلنا حقبة جديدة في علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء، حيث تّعدّ التلسكوبات الفضائية قادرة على إجراء التصوير بالأشعة تحت الحمراء دون أي تدخل من الغلاف الجوي للأرض على الإطلاق ونتيجة لذلك فهناك بعض الصور المذهلة التي لم يكن بالإمكان رؤيتها على الأرض.