Hvězda s obíhající planetou nestojí na místě. Planeta hvězdu přitahuje, což způsobuje její mírné kymácení. Toto kymácení mění pohyb hvězdy směrem k Zemi a od ní, což posouvá vlnové délky jejích spektrálních čar. Když se hvězda pohybuje směrem k nám, její světlo se mění do modra. Když se vzdaluje, mění se do červena. Měření tohoto posunu odhalí planetu.

Toto je metoda radiální rychlosti a byla to první technika k detekci exoplanety u hvězdy podobné Slunci. V roce 1995 ji Michel Mayor a Didier Queloz použili k nalezení 51 Pegasi b, horkého Jupiteru, který oběhne svou hvězdu za čtyři dny. Tento objev zahájil oblast vědy o exoplanetách.

Metoda funguje nejlépe u hmotných planet blízko svých hvězd, protože ty vyvolávají největší vibrace. Planeta o hmotnosti Jupiteru by mohla způsobit, že se její hvězda bude pohybovat rychlostí 12 metrů za sekundu. Země způsobí, že se Slunce bude pohybovat pouze 9 centimetrů za sekundu. Detekce dvojčete Země vyžaduje přístroje citlivé na tento malý posun, a proto metoda stále posouvá hranice přesnosti.

Radiální rychlost doplňuje metodu tranzitu. Tranzity nám říkají velikost planety. Radiální rychlost nám říká její hmotnost. Společně udávají hustotu, která naznačuje složení. Tato kombinace je způsob, jakým astronomové určují, zda je planeta kamenitá, plynná nebo něco mezi tím.