這種方法不僅要精確的測量恆星在天空中的位置,還要觀察它與時間的變化。
如果一顆恆星有行星,則行星的重力影響將導致恆星本身在小小的圓或橢圓軌道上移動。
天文測量學是搜尋系外行星最古老,並且原先也是最常用的方法,因為他曾經在描述天測聯星系統的特徵上非常成功。
徑向速度法利用恆星會以在小軌道上的移動回應行星的重力。現在的目標是量度恆星在移動時朝向或遠離地球的速度,換言之,是相對於地球在視線方向上的變化。由於都卜勒效應,徑向速度的變化可以從恆星譜線的移動推導。
這是到目前為止最具有成效的行星,它也稱為都卜勒頻譜。這種方法與行星的距離無關,但是需要高精度的高信噪比,因此通常只適用於地球附近距離不超過160光年的恆星。它很容易找到鄰近恆星的大質量行星,但那些軌道距離較遠的行星就需要許多年的觀測,而且行星軌道與地球的視線方向傾斜度越高,所造成的晃動就越小,也就越難篩檢出來。徑向速度法的一個缺點是它只能估計行星的最低質量,但通常這只是真實質量的20%,而且行星的軌道方向越垂直於視線的方向,真實的質量就會越大。
徑向速度法發現的行星可以使用凌日法來驗證。當這兩種方法能結合一起使用時,行星的真實質量就能評斷了。