航海天文定位的具体方法是先测定天体的高度与方位角及其变化率，再测定两天体的高度差与方位角差。处理的方法有多种，如高度位线（或圆）法、高度方位法与参数变率法等。常用的高度位线（或圆）法是没测观测天体高度就在地面上得到一个以星下点（天体在地面的投影）为圆心、以天体天顶距弧长为半径的圆。观测两个天体就得到两个位置圆，它们靠近推算舰位的那个交点便是真实的舰位，其经纬度由作图便知。这种航海定位作业过去离不开航海天文年历，其中载有定位天体的天球坐标与一些专用图表。微型计算机的应用，使海员摆脱了繁重的手工作业，大大提高了解算速度。航海天文学用专门的仪器测定天体航向角（舰船纵轴与天体方向在水平面上的夹角），并根据天体的赤道坐标和舰船的地球坐标计算出天体的方位角，舰船的航向便是天体方位角与航向角之差。

　　古代测定船位与航向的天文仪器有十字测高杆、牵星盘、星盘与航海观象仪等。近代航海天文仪器则以英国工程师哈德利于1730年发明的光学六分仪为先导，它以水天线为基准。后来又有了人工水平或人工垂线六分仪。现代射电六分仪不受天气影响，是对光学六分仪极佳的补充。全景潜望六分仪专用于潜艇。各类六分仪的实测精度为1角分,天文定位结果的误差为3角分到4角分.航向仪表有航海天文罗盘与天文航向校正仪等,分为水平式与赤道式两种装置,航海中多用水平式仪表。现代自动搜寻、自动跟踪、自动观测、自动处理的昼夜星光跟踪仪（又称天文导航系统），既能定位又能定向，集中了传统航海天文仪器的长处，克服了缺点，因而具有广阔的发展前途。