古代和大航海時代的航海大多數沿岸航行，靠陸地的地形結合海圖進行定位，當然新發現的地方就是邊開邊畫了。放洋航行就是開到哪裡算哪裡，所以哥倫布才會把美洲當做印度。隨著天文學和精確計時工具的進步，可以觀測天上的恆星(就是夜間我們看到的星星)定位，具體可以參看三星定位法。先索星，查詢位置亮度都合適的星體並在天空中辯識。再測量，用六分儀，一種測量星體和水天線高度角的裝置測量。最後計算，根據時間查航海天文歷計算船位。測天定位還有太陽移線船位法等。不過這些方法測量誤差大，計算複雜，求得時間長，隨著衛星定位和無線電定位的普及，全都弱化了。還有一種最簡單的定位方法叫做推算船位，在計劃航線上按照船速和時間進行船位推算。如果能準確判斷風和流在推算基礎上進行更準確的進行航跡繪算。

在中國古代，南宋時代的遠航一般就完全靠看太陽和司南，所以航線準確度很不確定，比如三國時期的衛溫東渡，本來是要去找蓬萊仙島的，結果去了臺灣；再如唐朝的鑑真和尚東渡，只是大致方向往東走，但沒法確定具體的航線。到了南宋，當時的海圖很明確地標明瞭如何使用四分儀導航，四分儀有點像當今的經緯儀，要與司南共同使用，誤差經緯度雖然很高，但基本上航線可以標明在海圖上，可以讓外海遠島成為遠航的補給。四分儀的廣泛應用也是蒙古船隊得以進攻日本的先決條件。而到了明朝，六分儀和轉桅技術由葡萄牙等國引進之後，船隊的遠航能力得以實際的加強，六分儀的誤差就很小了，到了鄭成功時代，實際上已經運用了安裝有指南針的八分儀，理論上來說，當時的航海技術，即便航行到歐洲或者北美也應該不是難事。