История Всероссийской олимпиады школьников по астрономии начинается в 1994 году, хотя в отдельных регионах России и СССР олимпиады по астрономии проводились и ранее, а в Москве - с 1947 года. На Первую Всероссийскую олимпиаду в город Ярославль приехал 61 школьник из 13 регионов России. Таким образом, астрономия стала восьмым предметом в единой системе общероссийских олимпиад (вместе с математикой, физикой, химией, биологией, информатикой, географией и экологией). С тех пор олимпиада проводится ежегодно и привлекает все большее число участников.

Как правило, первым проводится теоретический тур олимпиады, на котором школьникам обычно предлагается по 6 задач на 5 часов (лишь на второй олимпиаде было предложено по 5 задач, а на их решение отводилось 3.5 часа; до 2007 года на решение задач выделялось 4 часа). Работы внимательно проверяются членами жюри не менее двух раз. Для достижения максимального единообразия критериев проверки одну и ту же задачу у всех участников проверяет один и тот же член жюри или группа членов жюри (вторую задачу – второй член жюри или группа и т.д.). Кто-то в жюри может быть строже, кто-то мягче, но по каждой задаче критерий один и тот же для всех участников олимпиады.

Все участники могут ознакомиться с оценкой своих работ теоретического тура и побеседовать с членами жюри, проверявшими решения задач. Бывает, некоторые школьники доказывают, что оценку им следует повысить.

Второй тур олимпиады – либо творческий, либо практический, либо творческо-практический, сочетающий и творческие, и практические задачи. На втором туре школьникам нужно решить одну, две или три задачи, которые даются в достаточно общей формулировке, либо даже предложить решение целой проблемы.

На закрытии олимпиады каждому победителю вручается диплом и ценный подарок. На основе результатов заключительного этапа Российской олимпиады формируется сборная России для участия в Международной олимпиаде.

На первых двух олимпиадах участники заключительного этапа соревновались в двух возрастных категориях: 8-9 классы (в эту группу включаются также приезжающие порой семиклассники) и 10-11 классы. Начиная с третьей олимпиады, 10 и 11 классы были разделены. С 1996 по 2003 год каждая область, край, республика, Москва и Санкт-Петербург могла направить на заключительный этап олимпиады двух 11-классников, двух десятиклассников и четырех участников по 8–9 классам (плюс дополнительно дипломантов I-II степени заключительного этапа предыдущей олимпиады). Было возможно также участие команд из других стран.

С 2004 года Министерство образования изменило порядок проведения Российских предметных олимпиад, теперь каждый регион направляет участников на заключительный этап согласно квоте (своей для каждого субъекта РФ), а участие команд из-за пределов России не предусмотрено.

Очередное изменение положения об Олимпиаде произошло в конце осени 2007 года. Впервые по новому положению олимпиада проходила в 2008-2009 учебном году.

Олимпиада стала престижным соревнованием школьников, увлеченных астрономией. И хотя она достаточно молода, некоторые из победителей первых олимпиад уже успели стать достаточно известными учеными. Авторами задач и членами жюри олимпиады являются многие ведущие астрономы России, коллектив авторов достаточно широк, что помогает олимпиаде быть разнообразной и интересной для школьников.