علم الفلك القياسي هو أقدم فروع علم الفلك. يقيس مواقع وحركات الأجرام السماوية بدقة فائقة. قبل اختراع التلسكوبات، كان الفلكيون يتتبعون الكواكب بالعين المجردة ويسجلون مواقعها بالنسبة للنجوم. وقد كشف هذا العمل أن الكواكب تدور حول الشمس، وليس حول الأرض.

يستخدم علم الفلك الحديث التلسكوبات والكاميرات والحواسيب لقياس المواقع بدقة تصل إلى أجزاء من الثانية القوسية. وقد قامت مهمة غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بتصنيف مواقع ومسافات وحركات ما يقرب من ملياري نجم. وقد أحدثت بياناتها نقلة نوعية في فهمنا لبنية مجرة ​​درب التبانة وتاريخها.

تُستخدم القياسات الفلكية أيضًا لاكتشاف الكواكب. يتذبذب النجم الذي يدور حوله كوكب تذبذبًا طفيفًا بفعل جاذبية الكوكب له. يظهر هذا التذبذب على شكل تغير دوري في موقع النجم في السماء. تُعرف هذه الطريقة بالكشف الفلكي، وهي تُكمّل تقنيات العبور والسرعة الشعاعية. وتُعدّ هذه الطريقة أكثر فعالية مع الكواكب الضخمة ذات المدارات الواسعة.

يُستخدم هذا المجال أيضًا لتتبع الكويكبات والمذنبات والمركبات الفضائية. فالمواقع الدقيقة تمنعنا من فقدان أثر الأجرام وتساعدنا على التنبؤ باقترابها. وبدون علم الفلك القياسي، سنكون كمن يبحر في النظام الشمسي دون رؤية واضحة.