天文中的自行运动（或译固有运动）是指一颗星在消除非自行运动之后于天空中位置的变化，即与视线方向垂直的运动。非自行运动不是天体本身的真实的运动，而是会影响观测天体位置座标值的某种因素造成的，这些因素主要有： 周日运动、视觉差 、春分的岁差、章动 、光行差 。

日复一日，星星好像彼此有固定的相对位置，在天空中形成相同的星座图样，古人诗文中的北斗七星，似乎几千年来都没有什么改变。但长期的观察却显示，星座会缓慢改变形状，并且天空中的每颗星都各有不同的运动方式，只是变化非常慢，没有用精密的量测无法察觉。

这种星星在天空中位置的变化，是由星星与太阳系的相对运动而产生的。我们通常用两个数量来描述它：自行运动角和自行运动速率。第一个数量表明自行运动在天球上（东方在左，顺时针从正北方起算）的方向，并且第二个数量表明运动速率的大小，以每年多少角秒表示。

巴纳德星是目前所有已知恒星中自行运动最大的，每年以10.3角秒的速度移动。自行运动越大，通常暗示一颗星相对离太阳系越近。这的确是巴纳德星的情况，它距离我们只有大约6光年，是除南门二系统（半人马座α三合星）外，距太阳系第二近的恒星。但由于属于红矮星，亮度只有9.54星等的大小，光度微弱，没有大口径望远镜或者高倍双筒望远镜无法观察。

每年1角秒在一光年的距离相当于每秒1.45公里的横向速度。因此可以得知巴纳德星的横向速度约每秒90公里；加进每秒111公里视向速度，可得每秒143公里的真实的运动速率。一般而言，星星的真实或者绝对的运动速率很难测量，因为它强烈倚赖星星的距离测量的准确性而定。目前，已知有最大的运动速率 (相对于太阳系) 的邻近恒星是沃夫 424联星，以每秒555公里的速率移动。已知恒星中，只有稍微越过一半的邻近恒星目前可以推知它们的绝对移动速度。

自行运动现象是爱德蒙·哈雷在公元1718年发现的，当在比较他的天狼星、大角星、毕宿五等天体测量数据和古希腊天文学家希巴克斯在1850年前所描述的位置数据时，哈雷注意到有些数据竟然相差半度以上，因而推知此一现象。

在2005年发表的研究报告，现代天文学家已测出第一个外星系（三角座星系）的自行运动数据。

下表是在依巴谷星表内已知自行最大的一些恒星，[1]但不包含像en:Teegarden's star那些虽在星表中，但光度太暗淡的恒星。

序号 恒星

自行

μα (mas/yr) /μδ (mas/yr)

径向

速度

(公里/秒) 切线

速度

(mas)

1巴纳德星-798.71 /10337.77 -106.8 549.30

2卡普坦星6500.34/ -5723.17 +245.5 255.12

3Groombridge 18304003.69 /-5814.64 -98.0 109.22

4Lacaille 93526766.63 /1327.99 +9.7 303.89

5CD -37 15492(Gliese 1) 5633.95 /-2336.69 +23.6 229.32

6HIP 675932282.15 /5369.33 — 76.20

7天鹅座61A & B 4133.05 /3201.78 -64.3 287.18

8拉兰德21185-580.46/ -4769.95 -85.0 392.52

9印地安座Epsilon3961.41/ -2538.33 -40.4 275.79

光行差

双星

历元

视觉差

径向速度

星表

超光速运动

^ Staff. The 150 Stars in the Hipparcos Catalogue with Largest Proper Motion. ESA. September 15, 2003 [2007-07-21].

^ SIMBAD. Centre de Données astronomiques de Strasbourg [2007-07-21].