天文系设有为教学科研服务的三个实验室，两个研究中心和一个基金会。“中心实验室”为天文本科教学服务；“现代天文与天体物理教育部重点实验室”支持教师和研究生的科研工作；“太阳塔实验室”为太阳物理研究提供实测基地；“华东天文和天体物理中心”和“南京大学非线性科学中心”是挂靠在天文系的多单位，多学科合作研究机构；天文系设有以已故系主任，著名天文学家和教育家戴文赛教授命名的“戴文赛基金会”，向校友和社会各界募捐，基金用于支持和奖励修读天文专业的研究生和本科生。