银河的表面亮度相对较低，背景光（如光污染或月光）会极大地削弱其可见性。天空的亮度需要低于每平方角秒20.2星等，银河才能被看见。如果极限视星等在大约5.1星等，银河应该可见，并且在6.1星等时展示更多的细节，因此在城市或郊区明亮的灯光下很难看到银河，但在月亮位于地平线以下的乡村地区观测时，银河会非常显眼。人造夜空亮度图表明，全球超过三分之一的人口由于光污染无法在家中看到银河。
从地球观测，银河系经过了25个星座的天区：天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。
银河中心位于人马座方向，是银河最亮的地方。从人马座开始，模糊的白色光带似乎绕到御夫座的银河反中心。然后这条光带继续绕过天空的其余部分，回到人马座，将天空分成两个大致相等的半球。银河平面相对于黄道面（地球轨道平面）倾斜大约60°。相对于天赤道，它最北可以到达仙后座，最南可以到达南十字座，这显示了地球赤道平面和黄道面相对于银河平面的高度倾斜。按照b1950，北银河极位于赤经12时49分，赤纬+27.4°，靠近后发座的β星，南银河极则靠近玉夫座的a星。由于这一高倾角，视观察时间和季节的不同，银河弧可能在天空中相对较低或较高。对于大约北纬65°至南纬65°的观察者，银河每天会两次经过头顶。
对于北半球来说，银河夏季星空的重要标志，以及由3颗亮星，即银河两岸的织女星、牛郎星和银河之中的天津四所构成的“夏季大三角”。夏季的银河由天蝎座东侧向北伸展，横贯天空，气势磅礴，极为壮美。而冬季的银河很黯淡（在猎户座与大犬座），但在天空中可以看到明亮的猎户座，以及由天狼星、参宿四、南河三构成的明亮的“冬季大三角”。
2.1早期探测：早期人类依靠裸眼对银河进行观测和记录。
在华夏古代，银河被视为一条想象中的河流，与五行中的水元素紧密相连，并在占卜预测术中发挥作用，这表明古人对银河的认识更多是基于象征和神话，而非科学观测。但对银河系本身的观测，华夏的史料记载较少，而西方的观测和记载则相对丰富和齐全。
在《meteica》一书中，阿那克萨哥拉（约公元前500-428年）和德谟克利特（公元前460-370年）曾提出，“由于地球的阴影，银河中恒星的光辉无法直接可见，而其他恒星则是从太阳获得光亮，但它们的光辉被太阳光线遮蔽”。亚里士多德（公元前384-322年）本人认为，“银河是地球上层大气的一部分，与恒星一样，银河是恒星燃烧的副产物，由于它位于大气层的最外层，无法消散，形成了银河的巨大圆形。他认为，银河的乳白色外观是由于地球大气层的折射作用造成的”。
新柏拉图主义哲学家奥林匹奥多罗斯（约公元495-570年）批评了这种观点，称如果银河位于月球以下的区域，它在地球上的不同时间和地点应该呈现出不同的外观，并且应该具有视差，但并不符合事实。他认为银河应该是天体的一部分，这个观点后来对伊斯兰世界产生了影响。
波斯天文学家阿尔比鲁尼（973-1048年）提出，“银河是无数类似星云的碎片的集合”。安达卢西亚天文学家阿威姆佩斯（卒于1138年）提出银河由许多恒星组成，但由于大气层的影响，它看起来像是一幅连续的图像，他引用自己在1106或1107年观察到木星和火星的会合作为证据。波斯天文学家纳西尔丁·图西（1201-1274年）在他的《tadhkira》中写道：“银河，即星系，是由大量紧密排列的小恒星组成的，由于它们的集中和微小，看起来像云状斑点。正因为如此，它被比作牛奶的颜色 。”。伊本·盖伊姆·贾瓦齐亚（1292-1350年）提出，银河是“无数密集在固定恒星天球中的小恒星”。
2.2近代观测：近代是以望远镜观测实验为主的时代。
1584年，意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的，恒星都是遥远的太阳，太阳只是无数个恒星中的普通一员。
证明银河系由许多恒星组成的证据出现在1610年，当时伽利略使用望远镜研究银河系，发现它由大量微弱的恒星构成，但他得出了错误的结论，认为银河系的外观是地球大气折射造成的。