光年是天文學中十分常用的長度單位，一光年所表示的距離是人為定義的，並沒有人去量過一光年有多長，實際也不可能量得出來，因為一光年非常遙遠。由於宇宙的尺度非常龐大，如果用米或者千米等常用的長度單位來表示顯得很不方便，例如，比鄰星與地球相距40萬億千米，銀河系直徑94.6億億千米，仙女星系與地球相距2400億億千米，所以在天文學上需要能夠適用更大尺度的長度單位，於是光年就應運而生。

速度與時間相乘就是距離，如果我們想要一個非常遠的距離來作為天文學上的長度單位，則需要速度和時間足夠大，這樣就能得到足夠遠的距離。根據現有的理論，真空中的光速是宇宙中最快的速度，其大小為299792458米/秒。另外，我們平時使用較多而且所表示尺度較大的時間單位是年。在天文學中，1年等於365.25天。由於光速和一年都是一個固定數值，所以把這兩者相結合就能得到一個長度單位。於是，天文學家把光在真空中運動一年的距離定義為一光年，相當於9461萬億米。

對於宇宙中的天體，我們不可能拿尺子去直接量出它們的距離，但可以透過間接的方法計算出來。根據天體距離的差異，所使用的測量距離方法也有區別，主要分為：電磁波反射法、三角視差法、造父變星法、Ia型超新星法以及紅移法。

以三角視差法為例，如上圖所示。對於夜空中的一顆恆星，相隔半年分別測量出它在夜空中的位置，這樣就能測出視差角。由於日地距離是已知的，透過三角關係就能計算出這顆恆星與地球相距多遠。三角視差法的適用範圍在數百光年之內，這是因為如果恆星距離太遠，則視差太小，無法用於測距。