Астрономическая навигация — разновидность навигации космической. Первичная информация в астрономической навигации определяется результатами оптических измерений. В начале космической эры (1957 г.) астрономическая навигация обозначала вид навигации, основанной на измерениях величин, характеризующих лишь угловое положение звёзд, например относительно Земли или Луны; затем к астрономической навигации стали относить все виды космической навигации, в которых применяются оптические измерительные приборы (секстанты, датчики звёзд и Солнца), визуальные наблюдения в иллюминатор и т.д.

В астрономической навигации используется различная информация; соответственно типам информации разработаны методы обработки измерений и последующего определения орбиты: угломерный метод, в котором измеряются угловые расстояния между навигационными ориентирами, например между какой-либо звездой и краем планеты, между двумя краями планеты; метод затмений, в котором фиксируются моменты восхода и захода звёзд или Солнца за видимый горизонт планеты; метод псевдозатмений, основанный на засечке моментов времени, когда звезда или другое светило находится на заранее заданном угловом расстоянии от края планеты; метод визирования планетных ориентиров, использующий измерения моментов времени прохождения над каким-либо ориентиром или измерения углов визирования; метод астрономической засечки местоположения космического аппарата, определяемого путём одновременного измерения углов возвышения над краем планеты не менее двух звёзд и видимого углового диаметра планеты, и т.д.

В систему автономной астрономической навигации входят, помимо измерительных приборов, также вычислительные устройства. На борту космического аппарата астрономическая навигация может использоваться совместно с другими системами навигации, например с системой инерциальной навигации.