В 1834 році, при створенні Київського університету імені святого Володимира, була заснована кафедра астрономiї. На посаду завідуючого кафедрою в 1837 р. було запрошено відомого астронома В.Ф.Федорова, який згодом став ректором університету. Протягом другої половини ХІХ та початку ХХ століття, на кафедрі працювала низка відомих астрономів.

У 1939 р. кафедру очолює відомий астрофiзик проф. С.К. Всехсвятський.
Кафедра астрономiї стає однiєю з провiдних серед наукових установ свiту у галузi дослiджень навколосонячного простору та малих тiл сонячної системи. На кафедрi працювали вiдомi вченi: чл.-кор. А.О. Яковкiн (декан фiзичного факультету у 1948-1950 рр.), професори I.С. Астапович, О.Ф. Богородський, Д.В. Пясковський, Е.А. Гуртовенко, М.Я. Коцаренко. З кiнця 1995 року кафедру очолює доктор фіз-мат. наук В.М. Iвченко.

Основна задача кафедри полягає у грунтовній підготовці висококваліфікованих спеціалістів у різноманітних галузях астрономії та фізики космосу за двома спеціалізаціями: астрофiзика та фiзика космосу. На спецiалiзацію астрофiзика набiр студентiв проводиться з першого курсу в кiлькостi 10 осiб. На спецiалiзацiю фiзика космосу розподiл вiдбувається на третьому курсi в рамках спецiальностi загальна фiзика.

Читають лекцiї, проводять семiнарськi заняття та практичнi роботи досвiдченi вченi й викладачi кафедри та провiднi спецiалiсти Головної астрономiчної обсерваторiї НАНУ i Астрономiчної обсерваторiї унiверситету (АО КНУ), пiдготовка здiйснюється за рiвнями бакалавра, спеціаліста та магістра.

Яскравою рисою життя кафедри є щорiчнi мiжнароднi молодiжнi конференцiї з астрономiї та фiзики космосу, що їх готують i проводять студенти та аспiранти кафедри. У 2010 р. вiдбулася вже 17-а така конференцiя, яка зiбрала молодих вчених України, Росiї, Польщi та інших країн. До участi у конференцiї традицiйно запрошуються вiдомi вченi з рiзних країн свiту, якi виступають з оглядовими лекцiями.

На базі кафедри міністерство освіти та науки проводить Всеукраїнську студентську олімпіаду з астрономії та астрофізики.