Après avoir exposé les principales notions d'optique et de physique gravitationnelle nécessaires pour aborder l'astrophysique, « À la découverte de l'Univers » propose une visite guidée du Système solaire, depuis sa formation jusqu'à son exploration moderne. Le lecteur est ensuite invité à étudier les étoiles, depuis leur naissance jusqu'à leur mort en passant par leur structure interne et leur évolution, les méthodes observationnelles étant constamment au coeur de la présentation très richement illustrée. Avec un regard qui embrasse un paysage de plus en plus vaste, les chapitres qui suivent sont consacrés aux galaxies puis à l'Univers dans son ensemble, avant que l'ouvrage ne se conclue sur une brève introduction à un sujet de recherche très récent : l'astrobiologie.