天體測量學是天文學中最古老的分支。它以極高的精度測量天體的位置和運動。在望遠鏡出現之前，天文學家用肉眼追蹤行星，並記錄它們相對於恆星的位置。這項工作揭示了行星圍繞太陽運行，而不是在地球周圍運行。

現代天體測量學利用望遠鏡、相機和計算機，以毫角秒的精確度測量天體位置。歐洲太空總署的蓋亞任務已經記錄了近20億顆恆星的位置、距離和運動。它的數據徹底改變了我們對銀河系結構和歷史的理解。

天體測量法也能發現行星。當一顆恆星被行星引力牽引時，這顆恆星會發生輕微的擺動。這種擺動表現為恆星在天空中位置的周期性變化。這種方法稱為天體測量探測，是凌日法和徑向速度法的補充。它最適合軌道半徑較大的大質量行星。

該領域還追蹤小行星、彗星和太空船。精確的定位資訊使我們不會失去目標，並有助於預測它們與天體的近距離接觸。如果沒有天體測量學，我們在太陽系中就像盲人摸像一樣。