天体测量学是天文学中最古老的分支。它以极高的精度测量天体的位置和运动。在望远镜出现之前，天文学家用肉眼追踪行星，并记录它们相对于恒星的位置。这项工作揭示了行星围绕太阳运行，而不是围绕地球运行。

现代天体测量学利用望远镜、相机和计算机，以毫角秒的精度测量天体位置。欧洲航天局的盖亚任务已经记录了近20亿颗恒星的位置、距离和运动。它的数据彻底改变了我们对银河系结构和历史的理解。

天体测量法也能发现行星。当一颗恒星被行星引力牵引时，这颗恒星会发生轻微的摆动。这种摆动表现为恒星在天空中位置的周期性变化。这种方法称为天体测量探测，是对凌日法和径向速度法的补充。它最适用于轨道半径较大的大质量行星。

该领域还追踪小行星、彗星和航天器。精确的定位信息使我们不会丢失目标，并有助于预测它们与天体的近距离接触。如果没有天体测量学，我们在太阳系中就像盲人摸象一样。