На школьном, муниципальном и региональном этапах соревнование проходит в один тур, а на заключительном – в три. Первый из них – это блиц-тест, второй состоит из творческих и практических заданий, а иногда участникам нужно предложить решение целой проблемы. Третий тур – теоретический: ребятам предлагается решить шесть задач, на это им дается пять часов.

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.