恒星在天空中并非静止不动的，它们的运动也使恒星的位置坐标发生变化。由恒星运动所引起的恒星在天球上的位置变化，称为恒星自行。

尽管恒星相对于太阳的运动速度很大（平均每秒达几十公里），而且运动方向各不相同，但是由于恒星距离我们非常遥远，我们很难觉察到这种运动。绝大多数恒星的自行都是非常小的，以致难于测量出来。恒星自行的最大值约为10″/年，超过1″/年的恒星是极个别的。虽然如此，人们却很早就发现了恒星自行现象。在公元8世纪初，我国唐代天文学家僧一行（张遂）在用浑天仪测定恒星位置的过程中，发现了恒星的自行。

恒星本身按照一定的规律在空间的运行，它是恒星相对于太阳的运动引起每年在天球上的角位移。亦即恒星的空间运动V在垂直于视线方向上一年所走过的距离对观测者所张的角度。计算自行时所用的坐标系为质心坐标系。