天文仪器与其他精密机械大的不同是口径越大反而精度要求越高。因此“巨型”的天文仪器不仅要求与高精度的小型仪器一样追求高精度，还与飞机、桥梁、火箭、轮船、汽车一样要追求结构的合理优化及可靠性。另外天文仪器还有许多特殊性，如低速高精度跟踪大型特殊的机架及轴系、大口径超薄光学镜面的支撑及高精度面形的维持等，这些与其他光学仪器和精密机械相比，要求至少高一个数量级。可以说天文仪器一直在精密仪器与精密机械中是前沿的技术。
天文仪器与巨型精密机械领域又是多学科交叉领域，它涉及天文学、光学、精密机械、测试技术、结构力学、弹性力学、材料工程、信息工程、热力学等学科，它是本本世纪富有挑战的高技术领域之一。研究领域涉及巨型望远镜结构设计、空间望远镜结构设计、巨型精密轴系和低速高精度驱动技术、超薄光学镜面支撑技术、镜面拼接技术、薄镜面主动变形控制技术、纳米微位移驱动技术、新型材料及加工工艺技术等。发展起来的精密驱动技术、纳米微位移驱动技术、高精度力促动器技术等可广泛应用于国防、航空航天和民用。
南京天光所结合正在承担的国家重大科学工程项目“大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)”、国家自然科学基金重大项目“空间太阳望远镜（SST）”、中科院知识创新工程重大预研究项目“大射电望远镜（FAST）预研究”等开展了多方面有特色的研究。主要内容有：