Een ster met een planeet eromheen staat niet stil. De planeet trekt aan de ster, waardoor deze lichtjes wiebelt. Die wiebeling verandert de beweging van de ster naar de aarde toe en ervan af, wat de golflengtes van de spectraallijnen beïnvloedt. Wanneer de ster naar ons toe beweegt, verschuift het licht naar blauw. Wanneer de ster zich van ons af beweegt, verschuift het naar rood. Door die verschuiving te meten, kunnen we de planeet lokaliseren.

Dit is de radiale snelheidsmethode, en het was de eerste techniek waarmee een exoplaneet rond een zonachtige ster werd gedetecteerd. In 1995 gebruikten Michel Mayor en Didier Queloz deze methode om 51 Pegasi b te vinden, een hete Jupiter die in vier dagen om zijn ster draait. Deze ontdekking gaf een enorme impuls aan het vakgebied van de exoplanetenwetenschap.

De methode werkt het beste voor massieve planeten dicht bij hun sterren, omdat die de grootste schommelingen veroorzaken. Een planeet met de massa van Jupiter kan zijn ster met 12 meter per seconde laten bewegen. De aarde zorgt ervoor dat de zon slechts met 9 centimeter per seconde beweegt. Het detecteren van een planeet die lijkt op de aarde vereist instrumenten die gevoelig zijn voor die minuscule verschuiving, en daarom is de methode nog steeds op zoek naar de grenzen van precisie.

Radiale snelheid vormt een aanvulling op de transitmethode. Transits vertellen ons de grootte van een planeet. Radiale snelheid vertelt ons de massa. Samen geven ze de dichtheid, wat een indicatie geeft van de samenstelling. Door deze combinatie bepalen astronomen of een planeet rotsachtig, gasvormig of iets daartussenin is.