Quan mirem el firmament nocturn, lluny de la contaminació lumínica de les ciutats i durant una Lluna nova o quan la Lluna no hi és, a simple vista podem observar unes 4000 estrelles. Totes les estrelles que veiem a ull nu pertanyen a la nostra galàxia. Tot i que hi ha milers de milions d'estrelles a altres galàxies i bilions de galàxies en l'Univers observable, aquestes estrelles es troben massa allunyades i, per tant, són massa tènues perquè els nostres ulls les puguin distingir com a punts de llum individuals. Depenent de la nostra ubicació a la Terra i del moment de les observacions, també es veuen a ull nu els cinc planetes més brillants del Sistema Solar, la banda de la Via Làctia, dues galàxies satèl·lit de la Via Làctia (els Núvols Gran i Petit de Magalhães) i la galàxia d'Andròmeda (una galàxia espiral enorme).
Mirar el firmament nocturn ens permet trobar les direccions cardinals. A l'hemisferi nord, la manera més fàcil de trobar el nord és buscar l'estrella Polaris, també coneguda com a estrella polar, que és molt a prop del pol nord celeste. La manera més fàcil de trobar Polaris és a través de les constel·lacions de l'Ossa Major i l'Ossa Menor. A l'hemisferi sud, l'estrella Sigma Octantis, que és l'estrella més propera al pol sud celeste, no és veu fàcilment. Tanmateix, un mètode ràpid per trobar el sud és utilitzar la constel·lació Crux i les dues estrelles més brillants de la constel·lació Centaurus.
A mesura que la Terra gira al voltant del seu eix, es mou com una baldufa. El sentit del seu eix de rotació canvia en una precessió lenta amb un període d'uns 26.000 anys. Aquest moviment fa que l'eix apunti en diferents direccions al llarg del temps i, com a conseqüència, els pols nord i sud celestes canvien lentament de posició. Per exemple, l'estrella Polaris deixarà finalment d'indicar la direcció nord, tot i que una altra estrella ho podria fer, segons la direcció de l'eix de la Terra en aquell moment. Actualment, no hi ha cap estrella brillant a prop del pol sud celeste, però en el futur tindrem una autèntica "estrella del sud"!
La majoria dels objectes del firmament nocturn són massa tènues per ser observats contra el cel brillant il·luminat pel Sol. Un efecte semblant succeeix de nit a les ciutats on, a causa de la contaminació lumínica, només podem veure una petita part de les estrelles a causa de la il·luminació del cel per la il·luminació artificial. Quan el Sol es troba per damunt de l'horitzó, només uns quants cossos celestes són prou brillants per ser vists a ull nu. Segons la seva fase, és possible veure la Lluna durant el dia. En determinades hores, Venus es pot observar al matí ("estrella del matí"), al vespre ("estrella del vespre") i, si saps on mirar, també al migdia. Durant el dia es pot veure, molt rarament, un cometa especialment brillant.
A causa de la rotació de la Terra al voltant del seu eix d'oest a est, un observador a la superfície veu que tot el firmament es mou en la direcció oposada, d'est a oest, aparentment girant al voltant del nostre planeta. Aquest moviment aparent del firmament al voltant de la Terra s'anomena moviment diürn. És la raó per la qual veiem els cossos celestes sortir per damunt de la meitat oriental de l'horitzó i pondre's per sota de la meitat occidental.
A mesura que la llum d'una estrella penetra en l'atmosfera i travessa les seves diferents capes, canvia constantment de direcció a causa de la refracció canviant de les capes amb temperatures i densitats diferents. En conseqüència, la brillantor de la llum d'una estrella i la direcció des de la qual ens arriba aquí a la Terra canvien constantment. Per aquest motiu, per a un observador de la Terra les estrelles semblen titil·lar. Per als planetes, l'efecte és molt menys aparent (o perceptible). La raó és que els planetes, en realitat, es veuen com a petits discs (cosa fàcilment verificable amb uns prismàtics, per exemple). Les estrelles, en canvi, apareixen com uns punts de llum diminuts, i com que tota la llum prové d'un sol punt, és molt susceptible als canvis de refracció.
Un meteoroide és un petit objecte rocós o metàl·lic que va de la grandària d'un gra de sorra fins a un metre. Quan entra en l'atmosfera de la Terra s'escalfa per la pressió d'arrossegament i crea una ratlla de llum en el cel nocturn, un fenomen conegut com a estrella fugaç, o pluja d'estrelles, si n'hi ha moltes. Quan un meteor sobreviu al pas per l'atmosfera i aterra, s'anomena meteorit. Tot i que milions de meteoroides penetren diàriament en l'atmosfera, la majoria es cremen i es transformen en gas i pols abans d'arribar a terra.
