天文导航就是根据天体来测定飞行器航行的位置和航向。在天空中，天体的坐标位置和它的运动规律是已知的。测量天体相对于飞行器等参考基准面的高度角和方位角，就可以计算出飞行器的位置和航向。
航空天文导航跟踪的不是所有天体，也不可能这样做。它只跟踪亮度较强的恒星，而航天中则要用到亮度较弱的恒星或其他天体。以天体作为参考点，可确定飞行器在空中的真航向。通过星体跟踪器中的望远镜自动对准天体方向，就可以测出飞行器前进方向与天体方向之间的夹角。由于天体在任一瞬间相对于南北子午线之间的夹角是已知的，这样从天体方位角中减去航向角，就得到了飞行器的真航向。
因为天文导航系统是自主式系统，不需要地面设备，不受人工和自然形成的电磁场的干扰，不向外辐射电磁波，隐蔽性好，定向、定位精度高，所以天文导航得到广泛的应用。
