當我們遠離城市的光污染，並在新月或無月夜觀察天空時，我們可以用肉眼看到大約4000顆星星。我們用肉眼看到的所有恆星都屬於我們的銀河系。儘管在其他星系中有數十億顆恆星，且在可觀察到的宇宙中有數万億個星系，但這些恆星距離太遠，因此太微弱，以至於我們的眼睛無法區分出每個單獨的光點。在合適的觀測位置和時間，我們太陽系五個最亮的行星，銀河系，銀河系的兩個伴星系（大小麥哲倫雲）和仙女星系（一個大旋渦星系）也可以用肉眼看到。

我們可以通過仰望夜空找到基本的方向。在北半球，找到北的最簡單方法是尋找北極星（Polaris，NorthStar），它與北天極非常接近。查找北極星的最簡單方法是通過大熊座和小熊座。在南半球，最接近南天極的恆星是SigmaOctantis（南極座σ），但是並不容易被看到。找到南方的一種快速方法是通過南十字座和半人馬座中兩個最亮的恆星。

地球像陀螺一樣地自轉著。它的自轉軸方向以大約26,000年為一周期緩慢進動變化。這種運動使地軸隨著時間指向不同的方向，因此，天球的北極和南極會隨著時間緩慢改變位置。例如，當地軸轉到另外的方向時，在正北方的將不再是北極星，而可能是另一顆星。儘管目前在天球南極附近沒有明亮的恆星，但總有一天我們會擁有一個合適的“南極星”！

星空中的大多數物體太暗，無法在明亮的陽光下被觀察到。同樣，在光污染較強的城市夜晚，由於人工照明使天空變亮，我們也只能看到一小部分星星。當太陽仍在地平線上方時，肉眼只能看到少數幾顆足夠明亮的天體。在合適的月相時期，白天可能會看到月亮。在某些時候，可以在早晨和傍晚看到金星，分別叫作啟明星和長庚星。如果你知道往哪裡看，甚至也可以在正午看到金星。極少數情況下，白天可能會看到特別明亮的彗星

由於地球繞著地軸自西向東旋轉，所以地表的觀察者看到整個天空從東向西朝相反的方向運動，似乎在圍繞著我們的星球旋轉。這種明顯的天空相對地球的運動被稱為周日視運動。這也就是我們看到天體從東方升起、西方落下的原因。

當恆星的光進入地球大氣並穿過不同溫度和密度的圈層時，大氣的折射率在不斷變化著，導致光也在不斷改變方向，其亮度及其到達地面的位置也不斷變化。因此對於地球上的觀察者來說，恆星似乎在閃爍。而對於行星而言，大氣層來的影響要小得多（或無法察覺）。因為行星實際上可以被看成是小圓盤（面源），比如使用雙筒望遠鏡觀察時就能很容易看出來。而恆星在我們看來只是微小的光點（點源），由於所有的光都來自一個點，因此非常容易受到大氣折射變化的影響。

流星體是小石頭或金屬物體，大小從沙粒到一米不等。當它進入地球大氣層時，會被氣體壓力加熱，在夜空中產生一連串的光，這種現像被稱為流星。當流星體在穿越地球大氣層時倖存下來並降落在地面時，便稱為隕石。儘管每天有數百萬顆流星在地球大氣中劃過，但是大多數流星體在到達地面之前都被燃燒成了氣體和塵埃。