春秋战国时期，大规模海上探险、海上贸易以及频繁海战的背景，催生了人们对天象导航的研究，各国海军对北斗星及北极星的观测辨认已经相当精细，可以利用日、月、星等天体的位置定向。
到了宋代，由于统治者重视海上贸易，元朝统治者又鼓励蒙古帝国治下的子民通过丝绸之路和印度洋航线进行沟通，为这种诞生于先秦的观星术提供了很好的积累平台。到了明代，航海家郑和甚至已经可以通过观测星体高度来确定纬度了。
这种方法，被时人称为“牵星术”，是非常高级的古代导航方式。牵星术主要是利用工具牵星板来测定船舶在海中的方位，为了确保结果的准确性，需要多测量几颗不同星体的出水高度。
郑和船队利用过洋牵星图，“惟观日月生坠，以辨东西、星斗高低、度量远近”，结果“牵星为准，所实无差，保得无虞”，才能够完成七下西洋的壮举。可以说牵星术代表了15世纪天文导航的先进水平。
少数民族也有他们独特的导航方式。比如土家族人用“草标”作为道路标