古代，人们看到天上的星星组成的各式各样的星座图案似乎永远不变，便认为天上的星星是永恒的，是静止不动的。于是便把它们称为恒星。
恒星真的是永恒不动的吗？要想测定恒星是否运动，必须精确测量恒星在天上的位置是否有变化。许多天文学家都测量过恒星在天上的运动，但在他们的有生之年，却没有发现恒星在天上有任何移动。
历史上第一个发现恒星运动的人是英国天文学家哈雷，他曾经因发现哈雷彗星而闻名世界。1676年，年轻的哈雷在牛津大学毕业之后，只身一人漂洋过海，到南太平洋的一个荒凉小岛（圣赫勒纳岛）上去测定南天恒星的位置。经过艰苦的努力，哈雷于1679年发表了第一部南天恒星位置星表，成为有名的天文学家。1710年，他把自己所测量的恒星位置的数据和古代希腊天文学家在公元前100多年所测量的结果进行了比较，发现绝大多数恒星的位置都没有什么变化，但有3颗亮星的位置有些“反常”，金牛座α（毕宿五）的位置比古希腊天文学家星表上的位置偏北20′，天狼星的位置偏北22′，牧夫座α（大角）的位置偏北33′。这是怎么回事呢？是不是古代天文学家的测量有错误？那是不可能的！因为古希腊星表是三个天文学家各自独立测量的，不可能三个人不约而同地发生错误，更不可能观测错误同时都发生在相同的三颗星上。
会不会是恒星本身在运动呢？哈雷认为，由于这三颗恒星比较明亮，它们肯定距离地球比较近。如果它们本身在运动，虽然移动很微小，但经过漫长的1800多年，人们是可以看出它们的位置变化的。为了进一步证明自己的想法，哈雷又检查了丹麦著名天文学家第谷·布拉赫所测量的恒星位置星表。结果发现在第谷的星表中天狼星也有4′的“误差”。第谷是以观测精确而著称的天文学家，是绝对不会发生这么大的误差的，正确的结论只能是恒星本身在运动！
由于恒星距离我们十分遥远，在几十年、几百年的时间内，人们是无法看出恒星位置的明显变化的。难怪长时期以来人们一直认为恒星是永恒不动的。恒星一年中的位置变化（用角秒来度量）叫做恒星的自行。恒星自行的数值是很小的，已经测定出20万颗恒星的自行，其中自行最大的恒星是巴纳德星（美国天文学家巴纳德首先测量出这颗恒星的自行），它的自行是每年10″31，经过180年，这颗星在天上移动的角度只有月亮的角直径那么大小。自行大小仅次于巴纳德星的是卡普坦星，它的自行是每年8″54。
恒星的自行虽然很微小，但经过几万年、几十万年之久，天上恒星的位置是会发生明显改变的。有人根据北斗七星每颗星的自行的大小，预测出经过5万年以后，我们熟悉的勺子状的北斗七星将变成一把尖刀的形状。
光谱分析发明之后，从光谱谱线的位置移动，人们可以测量出恒星在视线方向的速度（叫视向速度）。首先测定恒星视向速度的人是英国天文学家哈金斯，他未受过正规教育，30岁以前一直经商，后来自学天文学成为著名的天文学家。他用照相方法拍摄恒星的光谱，然后测量谱线的位移大小，进一步计算出恒星的视向速度。现在已精确测定出3万多颗恒星的视向速度。绝大多数恒星的视向速度都在-20～+20千米／秒之间。“+”号表示恒星沿视线方向远离我们，“-”号表示恒星沿视线方向趋近我们。已知视向速度最大的恒星叫CD-29.2277，视向速度为543千米／秒。视向速度次之的是武仙座VX星，它的视向速度为-405千米／秒。你绝对不会想到，那些在天上好像一动不动的恒星，实际上在以巨大的速度飞奔呢。