Raadioastronoomid uurivad taevaobjekte nagu iga teinegi astronoom, kuid nad teevad seda erinevalt. Raadioastronoom jälgib raadioteleskoobi abil taevaobjekte, mis kiirgavad raadiolaineid. Enamik astronoome piirdub peamiselt öiste vaatluste tegemisega, kuid raadioastronoomid võivad töötada ka päeval. Visualiseerimine on nende teadlaste jaoks oluline, kuid mitte tavapärases optiliste läätsede kaudu vaatlemise mõttes. Selle asemel kulutavad raadioastronoomid palju aega graafikute vaatamisele ja tõlgendamisele.
Astronoomial on kütkestav ajalugu kosmose uurimisel leidudest teatamiseks. Paljud inimesed ei mõista, et paljude nende leidude eest vastutavad raadioastronoomid. Raadioastronoomia üks olulisemaid leide oli kosmiline taustkiirgus, mida sageli nimetatakse nn suure paugu teooria tõendiks. Raadiolaineid ei takista tolm, nii et raadioastronoomia ülesanne on tuvastada uusi objekte, mida astronoomid tavaliselt ei näinud, kuid arvasid, et need on olemas.
Selliste leidude lõpetamine nõuab aega ja kannatlikkust. Kutse algab raadioteleskoobiga, mida raadioastronoom kasutab universumit läbivate raadiolainete jälgimiseks. Seda tüüpi teleskoop, mis toimib sarnaselt raadiovastuvõtjaga, kasutab raadiolainete jäädvustamiseks antenni. Raadiolained on üldiselt nõrgad, seega on raadioteleskoobi sisse ehitatud vastuvõtja või võimendi signaalide võimendamiseks. Salvestid on ühendatud teleskoobiga ja joonistavad raadiolainete kujutise kas tindiga millimeetripaberile või, sagedamini, otse arvutitarkvarasse.
Kuulamine ei kuulu aga tegelikult töö juurde, välja arvatud juhul, kui raadioastronoom peab kontrollima raadiolaineid kiirgavate tehisseadmete häireid. Staatilise heli kuulamise asemel jälgib raadioastronoom salvesti väljundit, et jälgida raadiolaineid. Seda väljundit jälgides kasutab raadioastronoom arvutiprogramme, et luua kujutis vaadeldavast objektist. Mõnikord hõlmab see objekti mitmekordset skannimist ja graafikute katmist mosaiikpiltide loomiseks.
Tuginedes pigem raadiolainetele kui valgusele, ei piirdu raadioastronoom öise vaatlusega. Raadiolained tungivad Maa atmosfääri olenemata kellaajast, samas kui enamiku taevaobjektide valgus on päevavalgustundidel vaatamiseks liiga hämar. Peamine probleem, millega raadioastronoom peab tegelema, on inimese seadmete kiiratavad raadiolained, olenemata kellaajast, mil ta töötab. Edukad raadioastronoomid õpivad sellist staatilisust filtreerima ja täpselt mõõtma astraalobjektidelt kiirgavaid raadiolaineid.