Pustynia Atakama jest jednym z najlepszych miejsc na świecie do prowadzenia obserwacji astronomicznych.

Jest to obszar o dużej wysokości, prawie nieistniejącym zachmurzeniu, z suchym powietrzem i brakiem zanieczyszczenia światłem i zakłóceń radiowych. Na pustyni każdego roku występuje ponad 200 bezchmurnych nocy, co umożliwia oglądanie nieba przez teleskop.

Zainstalowano tam wiele teleskopów, aby umożliwić astronomom z całego świata badanie wszechświata. W październiku 2011 roku zainstalowano tam w Obserwatorium Llano de Chajnantor teleskop radioastronomiczny, zwany Atacama Large Millimeter Array, zbudowany przez kraje europejskie, Japonię, Stany Zjednoczone, Kanadę i Chile.  W rejonie Chajnantor realizowanych jest wiele projektów radioastronomicznych już od 1999 roku, a w 2010 roku podjęto decyzję o budowie Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu na szczycie góry Cerro Armazones. Jego uruchomienie (pierwsze światło) planowane jest na 2027 rok.