测定各种天体位置和距离的仪器。在
光学天体测量仪器中,
子午环用于测定恒星坐标,以编制基本星表。
中星仪、
棱镜等高仪、
光电等高仪、
照相天顶筒和
天顶仪等用于测定
世界时或
极移，以研究
地球自转。它们以铅垂线或水银面为基准，测定天体的天顶距或过子午圈的时刻。北极管是用来测定某些天文常数的。此外，经纬仪是天文大地测量的主要仪器。
六分仪则用于船舶和飞机的定位。
天体照相仪对天体进行照相定位，即从底片上某些已知星的坐标推算出其他星的坐标。在长焦距照相仪每隔半年拍得的两张同一天区的照片上，可以测定距离在一百多光年以内的恒星三角视差。
激光测距仪能记录激光束在仪器与目标间的往返时间，从而推算出目标的距离。
天体测量仪器已有近两千年的历史，自十七世纪采用望远镜后，测量精度显著提高。十九世纪发展起来的照相天体测量方法，能够精密测定大量恒星的位置和自行。二十世纪五十年代以后，代替人眼瞄准星像的光电记录法得到较普遍的应用。近年来，光电自动跟踪星像、
光子计数、数字滤波、电子计算机等新技术的应用使天体测量仪器日趋自动化。随着仪器设计和制造技术的进步，光学仪器本身的误差已小于大气反常折射所引入的测角误差。各种优良的
光学天体测量仪器几乎都只达到同样的观测精度（对一颗星进行一分钟的定位观测，其最高精度约为0奖1）,因为它们都受到从镜筒内起直至高空各层大气反常折射的限制。如在地球大气外进行空间天体测量则可获得高十倍以上的精度。
近十年发展起来的甚长基线干涉仪可用来进行多种天体测量工作。它受大气的影响较小，对遥远的河外射电源的定位精度可达千分之几角秒，用以建立天文惯性参考系。它还可精确测量银河系射电天体的距离。此外，利用射电源还能精密测定地球自转、纬度以及两个相隔数千公里的测站之间位置的微小变化，为研究天文地球动力学提供实测资料。