恒星天文學是研究恒星、星際物質和各種恒星集團的分布和運動特性的天文學分支學科。由于恒星為數眾多，恒星天文學不能采用討論單個恒星的辦法，而主要借助于統計分析和數學方法來進行研究。恒星天文學的資料取自天體測量學、天體物理學和射電天文學獲得的各種數據，包括恒星的視差、位置、自行、星等、色指數、光譜型、光度級和視向速度等。

　　恒星天文學作為一門學科是由老赫歇耳通過對恒星的大量觀測和研究開始的。1783年他首次通過分析恒星的自行發現了太陽在空間的運動，并定出了運動的速度和向點。小赫歇耳繼承和發展了其父開創的事業，在恒星計數、雙星觀測和編制星團和星云表方面進行了大量的工作。

　　1837年斯特魯維等測定了恒星的三角視差，從此便開始了測定恒星距離的工作。1887年斯特魯維從對恒星自行的分析中，估計了銀河系自轉的角速度。十九世紀中葉天體物理學開始建立后，恒星光譜分析為恒星天文學提供了重要資料。1907年史瓦西提出恒星本動速度橢球分布理論，開創了星系動力學。1912年，勒維特發現造父變星的周光關系，成為測定遙遠星團的距離的有力武器。由此，人們才對銀河系的整體圖像，以及太陽在銀河系中的地位，有了比較正確的認識。

　　1905～1913年，赫茨普龍和羅素創制了赫羅圖，對了解恒星的演化和推求其距離提供了有力的手段。1918年，沙普利分析了當時已知的100個球狀星團的視分布，并用周光關系估算出它們的距離，得出了銀河系是一個龐大的透鏡形天體系統和太陽不居于中心的正確結論。

　　1927年，荷蘭的奧爾特根據觀測到的運動數據證實了銀河系自轉。此外，銀河系次系、星族、星協概念的建立和證實，對變星和星團、星云的研究和探討恒星系統的結構作出了重要的貢獻。

　　射電天文學的發展為恒星天文學提供了一種有力工具。1951年，人們開始利用中性氫21厘米譜線研究銀河系內中性氫云的分布。1952年證實銀河系的旋臂結構； 1958年發現銀河系中心的復雜結構和銀核中的爆發現象。

　　六十年代以來，相繼發現幾十種星際分子的射電輻射。這些用光學方法所未能得到的觀測結果，對研究銀河系自轉、旋臂結構、銀核和銀暈都是非常寶貴的。

　　星系動力學從二十年代以來有很大的發展。1942年，林德布拉德提出了形成旋臂的“密度波”概念，以期克服旋渦星系的形成和維持旋臂的理論困難。1964年以來，林家翹等人發展了密度波理論，并且探討星系激波形成恒星的理論。

　　現階段的恒星天文學所研究的主要內容有：星系中物質的分布同星系旋轉的關系；恒星速度彌散度的規律；恒星系統的引力穩定性；球狀星團和星系的動力學結構和演化以及星系動力學中“第三積分”(即除能量和角動量兩個積分外)是否存在的問題等。對這些問題的研究都已取得一定程度的進展。此外，人們推測在球狀星團和星系團中可能存在大質量致密天體(黑洞)，故以廣義相對論為基礎的強引力場星系動力學正在形成中。