На школьном, муниципальном и региональном этапах соревнование проходит в один тур. На заключительном участники выполняют задания двух туров – базового и тестового. На первом из них ребятам предлагается решить 8 задач за 2,5 часа, на втором уже дается 5 часов на 6 задач. Оба тура могут содержать как теоретические, так и практические задания.

Задания олимпиады часто бывают связаны с последними новостями из области астрономии, с явлениями, которые наблюдаются в небе в текущем году. Встречаются вопросы о действующих или запланированных космических экспедициях, о полетах межпланетных аппаратов.

Заключительный этап олимпиады проводится в течение 5-6 дней. Для ребят организуются научно-популярные лекции, а также культурная программа.

Первая московская астрономическая олимпиада прошла в 1947 году, в ней приняли участие всего 32 десятиклассника. Первая Всероссийская олимпиада школьников по астрономии состоялась в 1994 году.