如果你熟悉了天空中的星星，那么你可以每天晚上观测一下，那些星星的相对位置是否有所变化。结果一定会使你失望，因为它丝毫没有变化。恒星这个“恒”字，起得似乎颇有道理。它们的位置即使过上几百年，也是很能看出有什么变化的。那么恒星实际上是不是运动着的呢？回答是肯定的。恒星在运动，而且是在飞快地运动。我们之所以看不出它们位置的变化，只是由于它们离我们实在太远的缘故。正如由你前面驶过一列火车，你觉得它的速度是如此之快，有飞奔的感觉。可是当你站在远处的山顶观察它时，情况就不一样了，你感觉到火车就好像是在爬行，像个蜗牛。
我国古代的观测者，曾注意到恒星的运动。公元前8 世纪我国唐朝天文学家张遂利用观测恒星运动的仪器——黄道游仪，发现恒星在运动。他是第一个发现恒星运动的人。到了现代，天文学家们发现，用黄道游仪这类古天文仪器，在几十年里要想测出遥远的恒星的运动，几乎是不可能的事情。张遂测出的恒星新座标，是地球岁差*造成的。
真正测量出恒星的运动是在18 世纪。1718 年英国天文学家哈雷，这个捕捉彗星的能手，他在把1712 年编的星表与1～2 千年前的天文学爱喜帕恰斯和托勒玫测定的恒星位置进行比较时发现，天狼、毕宿五、大角和参宿四这几颗亮星的位置有了变化。有的在作了岁差改正之后，仍有半度位置移动。哈雷认为这不可能是古希腊天文学家的测量误差，因为几位彼此独立进行观测的天文学家所得的结果都相近。哈雷也因此提出：恒星本身都在天球上缓慢移动，这被称为恒星的“自行”。后来经过许多人的再三测量，证实恒星的确在空中运动着。恒星恒定不动的观念被打破了，它们就像在广阔的大海中起了锚的船只那样自由地航行了。
恒星在不断地运动，太阳也应当在不停地行驶了。那么怎样才能测出太阳本身的运动呢？我们谁都乘过车，当我们乘车沿马路快速行驶时，我们会发现道路前面两旁的树木会向两边闪开，而道路后面两旁的树木则向中间迅速靠拢。前面提到的发现天王星的威廉·赫歇耳天在研究太阳本身的空间运动时想到了这个现象，于是他决定查一查哪个方向上的恒星有四下散开的迹象，而哪个方向上的恒星有互相会聚的迹象。他通过当时书籍的为数不多的恒星自行的资料，推算出太阳本身确实在运动，其运动方向指向武仙座入星附近。与今天的测量结果相差不到10°，作为最早的观测结果，应该说是相当好的了。
自从照相术用于天文之后，测定恒星位置的变化就容易得多了。天文台里使用专门设计的照相望远镜，拍下了星空每一区域的照片。建立玻璃底片的“图书馆”。要知道某个恒星的位置的变化，只要把前后相隔几十年同一天区的照片拿来对照就行了。恒星在天球上位置的移动，叫做恒星的“自行”。以每年多少角秒来表示。由于恒星太远，它每年变化的位置实在太小了，所以自行极小。现在已经测量了20 万颗恒星的自行。而通常肉眼所见的星的自行只有0.1 或更小。
恒星运动的方向、速度各不相同。例如牛郎星和织女星，它们分别以每秒26 公里和14 公里的速度朝地球飞来，有的星则离地球而去。恒星跑得那么快，为什么我们看不出？原因在于恒星间的距离太远了，使得恒星间相对运动的路程显得微不足道。
恒星都以那样飞快的速度运动着，有没有发生过碰撞呢？一般地讲它们绝少有碰撞的机会。不过在天文史上的确也发生过一次，那是1955 年，地球上所有的天文台都收听到传自宇宙的一声巨响，后来调查发现：这正是天鹅座中两个星群在一万万年前发生的碰撞。
恒星除自行外，恒星本身也都在自转。有的恒星在其赤道区域上，自转的速度可达每秒200 公里。
恒星除了运动外，近10 年来，人们使用光电测量新方法，检测出恒星的光度也发生微小的变化，绝大多数恒星光度的变化都在千分之几星等，非常细微。一般的望远镜是探测不到的。
岁差：由于太阳和月亮引力对地球的作用，使地轴地黄道轴的周围作圆锥型的运动，同时使春分点以每年约50 秒的速度移行。