Suurin osa asteroideista on niin pieniä ja niin kaukana, että näemme ne vain pieninä valopisteinä. Ne havaitaan niiden liikkeen perusteella, kun ne kulkevat yötaivaan ‘kiinteiden tähtien’ edestä. Saamme lisätietoa niistä tutkimalla niiden heijastamaa valoa suurten teleskooppien avulla.
Jopa Hubble-avaruusteleskooppi ei kuitenkaan pysty paljastamaan niistä paljoakaan. Yksi mielenkiintoisimmista asteroideista on metallipitoinen Vesta. Hubblen kuvissa näkyy melko pyöreä kappale, jossa on suuri törmäyskraatteri.
Joitakin maata hipovia asteroideja on tutkittu tutkan avulla. Suuret radioteleskoopit havaitsevat tutkan heijastukset, joiden avulla selvitetään asteroidien muoto ja koko.
Muutamia asteroideja on tutkittu tarkemmin niille saapuneiden avaruusalusten avulla. Kuvissa näkyy kohteita, joissa on lukuisia kraattereita, mikä osoittaa, että ne ovat joutuneet törmäysten kohteeksi miljardien vuosien aikana. Vuonna 2000 NEAR Shoemakerista tuli ensimmäinen avaruusalus, joka siirtyi kiertoradalle asteroidin ympärille. Avaruusalus päätti toimintansa tekemällä historiallisen laskeutumisen Erosille, joka on yksi suurimmista Maan lähellä olevista asteroideista.
Myös ESAn Rosetta-avaruusluotain on ohittanut matkallaan komeettaan kaksi päävyöhykkeen asteroidia – Steinsin ja Lutetian. Halkaisijaltaan noin 130 km:n Lutetia oli suurin asteroidi, jolla avaruusluotain on tähän mennessä vieraillut. ESA tutkii myös keinoja, joilla kohti Maata suuntaavan asteroidin kurssia voitaisiin muuttaa.
