小行星是环绕太阳运转的天体，体积达不到行星标准。它们的尺寸跨度很大，小的如同高尔夫球、鹅卵石，已知最大一颗直径接近一千公里，直径超过二百四十公里的小行星，记录里大约有十六颗。绝大多数聚集在火星与木星轨道之间的小行星带，剩下一部分分布在地球轨道内侧到土星轨道外侧，还有一些轨道和地球相交，曾经发生过撞击。

最早找到小行星，和提丢斯 – 波得定则有关。这套推算给出，距离太阳 2.8 天文单位的位置，应当存在一颗行星。一八〇一年元旦，皮亚奇在这片区域找到谷神星。之后几年，智神星、婚神星、灶神星接连被发现。天文照相设备、闪视比较仪投入使用之后，每年确认的小行星数量快速上涨，到一九四〇年，拿到永久编号的小行星已经达到一千五百六十四颗。发现者拥有命名权，早期多用神话女神，后来慢慢扩展到人名、地名、花卉、机构缩写。脱罗央群、阿波罗群、爱神星都属于被反复讨论的群体。

按照光谱和陨石成分，小行星分成三类。硅质小行星占到大约百分之十五，外层是石质硅层，内部包裹铁镍内核；金属质小行星占百分之十，主体由铁、镍构成；碳质小行星数量最多，占到百分之七十五，内部储存大量碳元素。

部分小行星轨道拥有很大偏心率，远日点靠近天王星，近日点贴近地球。天文学家已经记录几百颗穿过地球轨道的小行星，还有成千上万颗等待识别。地球和月球一样，长期承受宇宙撞击。月球表面保留密密麻麻的陨石坑，地球依靠风化、火山活动、沉积填充，抹去大量撞击痕迹，少数大型冲击留下的坑洞，留存至今。

小行星被视作太阳系形成之后剩下的物质碎片。有一种猜想认为，它们原本属于一颗远古行星，在剧烈碰撞之后碎裂。如果把全部小行星合并成单一天体，直径不足一千五百公里，小于月球半径，这个特征让不少研究者认为，它们从来没有凝聚成一颗完整行星。

落在地面的陨石，是人类获取小行星信息的重要渠道。闯入大气层的小行星碎片称作流星体，高速飞行摩擦升温，发出光亮，也就是流星。没有完全烧尽、抵达地表的碎片，叫做陨星。已经统计的陨星里，百分之九十二点八主要成分为二氧化硅，百分之五点七以铁镍为主，其余属于混合材质。以岩石为主的叫陨石，含铁量更高的叫陨铁，外观和普通地球岩石相近，辨认难度不低。

地面观测长期是收集数据的主要方式，直到一九九一年，探测器开始近距离抵近拍摄。当年十月，伽利略号飞抵 951 Gaspra，传回史上第一张高分辨率小行星照片。一九九三年八月，它再次靠近 243 Ida。这两颗都属于富含金属的 S 型小行星。一九九七年六月二十七日，NEAR 探测器掠过 253 Mathilde，拿到第一组近距离观测这颗碳质 C 型小行星的数据，这次也是唯一一次专门靠近它。这台探测器原本的任务目标，是一九九九年考察爱神星。

小行星带常常被想象成拥挤的碎石堆，探测器穿越之后，推翻这个印象。石块之间相隔很远，整体空间十分空旷。研究者整理轨道数据，统计出分布规律，柯克伍德缝是其中最知名的特征。同时还有几组统计公式，用来关联小行星数量、星等和直径。

国内观测也留下一串小行星命名记录。第一颗在中国土地上发现的小行星是 193 瑞华星；第一颗由中国人发现的为 1125 中华；第一颗以中国人名字命名的是 1802 张衡。后续还有 2045 北京、3611 大埔、2240 蔡、8256 杨利伟，分别对应地名、县名、台湾地区人名以及航天员。

直到现在，新的小行星还在持续被捕捉。它们的轨道、成分，能够倒推早期太阳系的环境，也是监测近地撞击风险的观测目标。