既然地球環繞太陽運動，而且太陽還帶著地球環繞銀河系中心運動，為什麼夜空中星星的相對位置看起來沒有發生變化呢？
首先，隨著地球的公轉，夜空中某些星星的排列其實會發生明顯變化，它們就是太陽系中的行星。由於地球和其他行星都會環繞太陽公轉，並且它們的距離較近，所以行星在夜空中的相對位置會隨時間發生明顯的變化，行星會在不同的星座中穿行。肉眼可見的行星只有五顆，其中包括人們常說的啟明星，也就是出現在日出之前的金星。
除了五顆太陽系行星之外，夜空中的星星都是遠在太陽系外的恆星。雖然它們的實際亮度可能高於太陽，但它們距離太遠，所以人眼無法分辨出它們的細節，它們看起來只是亮點。
在地球公轉的過程中，恆星之間的相對位置並不會發生肉眼可見的變化。這是因為恆星離我們太遠了，都在數十萬億公裡（數光年）之外，它們的視差太小了。即便是在太陽系的其他行星上，觀測者所看到的星空也不會有什麼區別。
不過，距離較近的那些恆星視差是可以測量出來。通過觀測恆星在半年裡相對於背景星空的偏移量，可以測出恆星視差角。由於日地距離是已知的，根據三角函數就能計算出恆星的距離，這就是最早的恆星測距方法——三角視差法。
另一方面，隨著太陽系在銀河系中的運動，其他恆星會相對於太陽系運動，使得它們在夜空中的相對位置發生永久性變化。只是這種變化很小，在短時間內很難看出來。
除非像巴納德星這樣具有極快自行運動的恆星，它每年相對於背景星空的位置變化會很顯著。這顆恆星目前離我們大約6光年，它正以每秒143公裡的速度朝著太陽方向高速運動。在大約1萬年後，它會運動到距離我們只有3.8光年的地方。
但對於大部分的恆星，它們的自行運動很慢，相對位置變化並不明顯。只有經過數千年的時間，夜空中的星座才會有較大的變化，以下是大熊座（北鬥七星所在的星座）、獵戶座以及南十字座隨時間的變化：
如上圖所示，北鬥七星在10萬年後會完全變樣。獵戶座的盾牌部分只有在最近數千年才看起來像盾牌，而在數萬年前或者數萬年後，盾牌的形狀完全不成樣子。南十字座在5萬年前也是呈現為十字形，但在5萬年後，十字形不復存在。
另外，超新星爆發也會在較短的時間內改變星座。例如，獵戶座的參宿四，天蠍座的心宿二，它們都有可能在不遠的將來爆發成超新星，從而使星座完全發生變化。