Większość asteroid jest tak mała i znajduje się tak daleko, że widzimy je jedynie jako maleńkie punkty świetlne. Wykrywa się je na podstawie ich ruchu na tle ‘gwiazd stałych’ na nocnym niebie. Więcej informacji na ich temat uzyskujemy, badając światło, które odbijają, za pomocą dużych teleskopów.
Jednak nawet Kosmiczny Teleskop Hubble’a nie jest w stanie ujawnić o nich zbyt wielu informacji. Jedną z najciekawszych asteroid jest bogata w metale Vesta. Zdjęcia z teleskopu Hubble’a pokazują dość okrągłe ciało niebieskie z dużym kraterem uderzeniowym.
Niektóre asteroidy przelatujące tuż nad Ziemią zostały zbadane za pomocą radaru. Echa radarowe są rejestrowane przez duże radioteleskopy i wykorzystywane do określenia ich kształtu i rozmiarów.
Kilka asteroid zostało dokładniej zbadanych przez sondy kosmiczne, które do nich dotarły. Zdjęcia przedstawiają obiekty pokryte licznymi kraterami, co świadczy o tym, że przez miliardy lat były one narażone na zderzenia. W 2000 roku sonda NEAR Shoemaker stała się pierwszym statkiem kosmicznym, który wszedł na orbitę wokół asteroidy. Sonda zakończyła swoją misję, dokonując historycznego lądowania na Erosie, jednej z największych asteroid bliskich Ziemi.
Sonda kosmiczna „Rosetta” należąca do ESA przeleciała również obok dwóch asteroid z pasa głównego – Steins i Lutetia – w drodze do komety. Lutetia, o średnicy około 130 km, była największą asteroidą, jaką dotychczas odwiedziła sonda kosmiczna. ESA bada również sposoby na zmianę trajektorii lotu asteroidy zmierzającej w kierunku Ziemi.
