光学天文卫星（optical astronomical satellite），理学-天文学-空间天文学-光学空间天文学-光学天文卫星，以光学望远镜为主要载荷的天文卫星。主要从事光学波段天文观测、远行在地球大气外层的人造卫星或行星际空间的航天器。后者依据其轨道严格而言不能称之为卫星，但约定俗成一般仍将其归入该总称。有些其他方面的天文卫星也配备有光学天文载荷以开展辅助性观测，如从事γ射线暴探测的中法天文小卫星空间变源监视器（SVOM），它们并不在光学天文卫星之列。截至2023年，已在轨运行的主要光学天文卫星有依巴谷天体测量卫星、哈勃空间望远镜、科罗系外行星探测器、开普勒空间望远镜、盖亚天文卫星、凌星系外行星巡天卫星、系外行星特性探测卫星等。