Večina asteroidov je tako majhnih in tako daleč, da jih lahko vidimo le kot drobne svetle pike. Odkrivamo jih na podlagi njihovega gibanja pred ‘nepremičnimi zvezdami’ na nočnem nebu. Več o njih izvemo z uporabo velikih teleskopov, s katerimi preučujemo svetlobo, ki jo odbijajo.
Vendar pa niti vesoljski teleskop Hubble ne more veliko razkriti o njih. Eden najbolj zanimivih asteroidov je Vesta, ki je bogata s kovinami. Hubblove slike prikazujejo precej okrogel svet z velikim udarnim kraterjem.
Nekateri asteroidi, ki letijo blizu Zemlje, so bili preučeni z radarjem. Radarske odmeve zaznavajo veliki radijski teleskopi, na podlagi katerih se ugotavljata njihova oblika in velikost.
Nekaj asteroidov so vesoljska plovila, ki so jih obiskala, podrobneje preučila. Slike prikazujejo telesa z mnogimi kraterji, kar kaže, da so jih v milijardah let pretresali trki. Leta 2000 je sonda NEAR Shoemaker postala prva vesoljska sonda, ki je vstopila v orbito okoli asteroida. Sonda je svojo misijo zaključila z zgodovinskim pristankom na Erosu, enem največjih asteroidov v bližini Zemlje.
Vesoljsko plovilo Rosetta agencije ESA je na poti do kometa preletelo tudi dva asteroida iz glavnega pasu – Steinsa in Lutetio. Lutetia, ki meri v premeru približno 130 km, je bil največji asteroid, ki ga je doslej obiskalo vesoljsko plovilo. ESA prav tako preučuje načine, kako bi lahko odklonila s poti asteroid, ki se približuje Zemlji.
