Семейство содержит шесть родов и около 30 видов. Большинство из них обитает в тропической области, но некоторые распространены также и в умеренно теплых водах Мирового океана. Астронестовые населяют главным образом верхний 1000-метровый слой воды, причем молодые и мелкие рыбы держатся не глубже 200 м, а более крупные живут на глубинах 300–1500 м. Некоторые виды ночью поднимаются к самой поверхности воды, а наибольшая глубина, на которой был пойман представитель этого семейства, составляла около 2000 м. Длина астронестовых невелика, рыбы крупнее 15см встречаются редко. Самый крупный экземпляр (из рода Borostomias) достигает в длину всего около 30см.

Окрашены астронестовые в темно-коричневый или черный цвет. На подбородке у всех видов имеется усик с утолщением-луковкой на конце. Вдоль брюшка с каждой стороны тела располагаются два ряда небольших фотофоров. Более крупные светящиеся железы лежат под глазом. Кроме этих органов, у астронестовых имеются скопления светящегося вещества на разных участках тела и головы. У еще живого, только что извлеченного из воды астронеста (Astronesthes niger) можно наблюдать свечение короткими вспышками фиолетово-синего света плавника, усика, передней части спины.

Как и многие глубоководные рыбы, астронестовые имеют большой желудок и большой рот, вооруженный кинжаловидными зубами. И то и другое приспособлено к крупной добыче. О питании этих рыб известно немногое, но несколько раз в их желудках находили светящихся анчоусов, длина которых составляла около одной трети длины проглотившего их хищника.