Okres od momentu równonocy jesiennej do przesilenia zimowego uznawany jest za astronomiczną jesień. W tym okresie dzień jest krótszy od nocy i z każdym dniem różnica ta zwiększa się na korzyść nocy (Słońce zachodzi coraz wcześniej i wschodzi coraz później).

W tym roku Słońce weszło w punkt równonocy jesiennej 22 września o godz. 16.21. Formalnie jest to dzień równonocy jesiennej, ale rzeczywiste zrównanie długości dnia i nocy następuje dopiero 2,5 dnia później: noc z 24 na 25 września i następujący po niej dzień będą trwały jednakowo długo.

Według definicji, równonoc to moment, w którym Słońce przechodzi przez punkt przecięcia ekliptyki (koło na sferze niebieskiej, po którym pozornie porusza się Słońce, płaszczyzna ekliptyki odpowiada płaszczyźnie orbity Ziemi) z równikiem niebieskim (jego płaszczyzna pokrywa się z kolei z płaszczyzną równika ziemskiego). Są dwa takie punkty, punkt Wagi (równonoc jesienna dla półkuli północnej) i punkt Barana (równonoc wiosenna dla półkuli północnej). W dniu równonocy Słońce góruje w zenicie nad równikiem.

Jesienią na niebie widoczne są gwiazdozbiory wszystkich czterech pór roku. Nadal można wieczorem dostrzec charakterystyczny dla najcieplejszej pory roku Trójkąt Letni, na który składają się trzy bardzo jasne gwiazdy: Deneb z gwiazdozbioru Łabędzia, Wega z Lutni oraz Altair z Orła.

W tym samym czasie nad zachodnim horyzontem świeci Arktur z gwiazdozbioru Wolarza. Arktur zwany jest też czasem Gwiazdą Wiosenną. Z kolei po północy zaczynają wschodzić gwiazdozbiory typowe dla nieba zimowego, na przykład Byk ze świecącym na czerwono Aldebaranem, czy bardzo charakterystyczny Orion, którego gwiazdy układają się we wzór przypominający sylwetkę człowieka.

Widać też będzie gwiazdozbiory określane jako jesienne, np. Wodnika, Ryby, Barana. Dość łatwy do odszukania powinien być Pegaz. Trzy jego jasne gwiazdy, wraz z czwartą należącą formalnie do konstelacji Andromedy, tworzą prostokąt, nazywany Jesiennym Kwadratem albo Kwadratem Pegaza.

Jesienią na niebie widoczne są planety. Saturn jest widoczny krótko po zachodzie Słońca, pod koniec października będzie znikał za horyzontem już godzinę po zachodzie naszej dziennej gwiazdy. Znajdujący się obecnie blisko niego Mars będzie z kolei zachodził coraz później.

Na przełomie września i października pojawi się szansa na dostrzeżenie Merkurego na porannym niebie. Najlepsze warunki będą 29 i 30 września, wtedy będzie wschodził 104 minuty przed Słońcem.

Natomiast niemal przez całą noc widoczne będą Neptun i Uran. Do ich obserwacji potrzebna jest lornetka lub teleskop. Neptun przebywa aktualnie w konstelacji Ryb, a Uran w Wodniku.

Spośród rojów meteorów na uwagę zasługują Drakonidy aktywne od 6 do 10 października. Ich radiant znajduje się w gwiazdozbiorze Smoka, stąd nazwa roju (od łacińskiej nazwy konstelacji). Maksimum Drakonidów można spodziewać się w nocy z 8 na 9 października. Aktywny będzie także rój Orionidów, od 2 października do 7 listopada, a jego maksimum nastąpi 21 października - można wtedy oczekiwać 15 meteorów na godzinę. Z kolei w listopadzie (od 10 do 23 listopada) aktywny będzie rój Leonidów, związany z kometą 55P/Tempel-Tuttle.