Ord. Prof. Dr. W. Gleissberg, 1 Ocak 1934'de göreve başlamıştır. Bu tarihlerde Gök Mekaniği, Küresel Astronomi, Astrofizik dersleri okutulmaktaydı. 24 Eylül 1934 yılında Nüzhet Toydemir (Gökdoğan), 1935 yılında Dr. Tevfik Okyay Kabakçıoğlu ve Paris Pişmiş çalışmalara katılmışlar, 11 Aralık 1934 tarihinde Almanya'daki Zeiss firmasına ısmarlanan Astrograf, 25 Eylül 1936'da Trieste üzerinden gemi ile ıstanbul'a getirilmiş ve 1936 yılının sonbaharında yeni binadaki kubbeye yerleştirilmiştir. 1 Eylül 1938'de fotometri konusunda dünyaca ünlü Ord. Prof. Dr. H. Rosenberg göreve başlamış ancak kısa süre sonra vefat etmiştir. 1942-1947 yılları arasında bölümü Ord. Prof. Dr. T. Royds yönetmiştir. Prof. Dr. Royds ünlü fizikçi Rutherford' un asistanı olmuştur. 1941 yılında Edibe Tüzemen (Ballı) asistan olmuş, 1946'da öğretim sistemi değişmiş ve çift dal sistemine geçilmiştir.

1948 yılından başlayarak Prof. W. Gleissberg on yıl süre ile Güneş Fiziği alanında altı doktora çalışması yaptırmıştır. 1948'den önce yapılan kuramsal çalışmalar Uzay Absorbsiyonu ve Yıldızların ıç Yapısı konularında sürdürülürken, bu tarihten sonra küçük gezegen gözlemlerine başlanmış ve özellikle Güneş çevrimi üzerine çalışmalar hızlandırılmıştır. 1952 yılında satın alınan Lyot Filtresi yardımıyla günlük leke çizimlerinin yanısıra, Güneş' in kromosfer tabakası da incelenerek gözlemlerin kapsamı genişletilmiş, gözlem verilerinin çeşitli uluslararası merkezlere gönderilmesine başlanmıştır. 1947-1958 yılları arasında Metin Hotinli, Adnan Kıral, Kamuran Avcıoğlu ve Fatma Esin bölüm araştırıcıları arasına katılmışlardır.1958 yılında Prof. Nüzhet Gökdoğan bölüm başkanı olmuş aynı tarihte bölümün ikinci binası bitirilmiştir. Bilimsel çalışmalar Astrofizik alanında yoğunlaşmaya başlamış, bu amaçla yurt dışındaki birçok gözlemeviyle bağlantı kurulmuştur.1958'den sonraki yıllarda Astronomi Enstitüsü Bölüm haline gelmiş ve YÖK'ün fakültelerdeki bölümler üzerinde yaptığı düzenlemeler sonucu 1982'de Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü adını almıştır.

1958 yılından başlayarak uluslararası bilimsel işbirliği çerçevesinde, Prof. Dr. J.C. Pecker (Meudon gözlemevi), Prof. Dr. D. Herman (Meudon gözlemevi), Prof. Dr. W Becker (Basel gözlemevi), Prof. Dr. O. Bely (Nice gözlemevi), Prof. Dr. W. H. Mc Crea (Sussex Üni. Astronomi Böl.), Prof. Dr. M. Hack (Trieste gözlemevi), Prof. Dr. R. Stalio (Trieste gözlemevi), Prof. Dr. L. Rosino (Asiago gözlemevi), Prof. Dr. R. Dallaporta (Asiago gözlemevi), Prof. Dr. L. Swing (Liege gözlemevi), Prof. Dr. E. Müller (Cenevre gözlemevi), Prof. Dr.H. Detre (Budapeşte Üniv. Astron. Böl.), Prof. Dr. L. H. Aller (California Üniv. Astron. Böl.), Prof. Dr. H. Fricke (Heidelberg Üniv. Astron. Böl.), Prof. Dr. Van den Boud (Texas Austin Üniv.), Prof. Dr. A. Underhill (NASA), Prof. Dr. W. Waldmeir (Zürich Gözlemevi), Prof. Dr. T. Boneff (Bulgaristan Bilimler Akademesi), Prof. Dr. C. Mauridis (Selanik Üniv.Astron. Böl.), Prof. Dr. C. Macris (Yunan Bilimler Akademisi) Prof. Dr. A. G. Tammann (Basel Gözlemevi), Prof. Dr. S. J. Adelman (The Citadel Fizik Bölümü, ABD) , Prof. Dr. V. Dermendjiev (Bulgaristan Bilimler Akademesi) ve Prof. Dr. J. Kleczek (Çek Cumhuriyeti Ondrejov Gözlemevi) bölümümüze gelmiş, konferanslar vermiş ve araştırmalara katılmıştır. Bu araştırıcılarla ortak çalışma sistemi içinde doktora, doçentlik ve profesörlük tezleri yanında çok sayıda makale yayımlanmış ve bölüm çalışmaları sağlam temellere oturmuştur.

1964-1970 yılları arasında Salih Karaali, Latif Topaktaş, Dursun Koçer, Abdüssamet Marşoğlu, Çetin Bolcal, H.Gökmen Tektunalı ve Hüseyin Menteşe araştırıcı olarak bölüme katılmıştır. 1978 yılından günümüze yeni kuşak araştırıcılar ile bölüm gençleşmiş ve giderek artan bir bilimsel üretkenliğe kavuşmuştur. Sırası ile Adnan Ökten, M.Türker Özkan, Hulusi Gülseçen, A.Talat Saygaç, Füsun Limboz, Serap Güngör Ak, H.Hasan Esenoğlu, Hikmet Çakmak, Mevlana Başal, Yüksel Karataş, Hülya Çalışkan, Tansel Ak, Nurol Al, Sevinç Gülseçen, Selçuk Bilir, ıpek Hamami Çay, M. Taşkın Çay, Z. Funda Bostancı, Melihat Sırma ve Tolga Güver,  Tolga Dinçer, Sinan Aliş ve F.Korhan Yelkenci Bölüme girmişlerdir.  

Bölümün kuruluşundan bu yana görev yapan bölüm başkanları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Bölümümüz tarihçesi hakkında ayrıntılı bilgi için Prof. Dr. H.H. Menteşe, Dr. H.H. Esenoğlu ve Doç. Dr. H. Çalışkan'nın hazırladığı "Kuruluşundan Günümüze İ. Ü. Fen Fakültesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü 1933-2000" isimli kitaba buradan ulaşabilirsiniz (6.5 MB PDF)