中國古代出海航行，很早就知道觀看天體來辨明方向。西漢《淮南子》記載，如在大海中乘船而不知方向，那觀看北極星。《齊俗訓》：“夫乘舟而惑者，不知東西，見斗極則悟矣。”

晉代葛洪的《抱朴子外篇·嘉遯》記載:“夫群迷乎雲夢者，必須指南以知道；並乎滄海者，必仰辰極以得反。”

東晉法顯從印度搭船回國的時海上見“大海瀰漫，無邊無際，不知東西，只有觀看太陽、月亮和星辰而進。”

北宋以前，航海中還是“夜間看星星，白天看太陽”。直到北宋時才用指南針。

到元明時期，中國天文航海技術有了很大的發展，已能觀測星的高度來定地理緯度。這是中國古代航海天文學的先驅。這種方法叫“牽星術”。牽星術的工具叫牽星板。

牽星板用優質的烏木製成。一共十二塊正方形木板，最大的一塊每邊長約二十四釐米，以下每塊遞減二釐米，最小的一塊每邊長約二釐米。另有用象牙製成一小方塊，四角缺刻，缺刻四邊的長度分別是上面所舉最小一塊邊長的四分之一、二分之一、四分之三和八分之一。

元代時義大利的馬可波羅由陸路來中國，在中國多年後由海路回去。海路航線是經中國南海進入印度洋折而往西。馬可波羅當時是搭乘中國船舶回去的。在他的遊記中記載了當時的航海情況。據記載，海船由馬六甲海峽進入印度洋後，便有北極星高度的記錄，那時中國Nautilus已經掌握了牽星術。

明代鄭和七次下“西洋”，“往返牽星為記”。明代牽星，一般都是牽北極星，但在低緯度（北緯六度）下北極星看不見時，改牽華蓋星。

明代在航海中還定出了方位星進行觀測，以方位星的方位角和地平高度來決定船舶夜間航行的位置。當時叫觀星法，觀星法也屬牽星術範圍之內。

明代牽星術的航海記錄，例如從古裡（今印度的科澤科德）到祖法兒（今阿拉伯半島東海岸阿曼的佐法爾）航路，在古裡開船，看北極星的高度是六度二十四分。船向西北，船行九百公里到莽角奴兒（今印度門格洛爾），看北極星的高度是八度。後船向西北偏西，航行一千五百公里，在大海中，看北極星的高度是十度。又船向正西稍偏北，航行二千一百公里，到祖法兒，看北極星的高度是十二度四十八分。

把北極星高度用當時的演算法拆算地理緯度，和現在各地的地理緯度基本相合。又從航路來看，航向和航程也和現在的骯路大致相同。由此可見，明代天文航海技術已經相當先進。

關於求天象出沒時間，明代Nautilus也有些規定。流傳下來的明末抄本航路專書中有太陽月亮的出沒時間表，還有“定太陽出沒歌”和“定太陰出役歌”。

定太陽出沒歌：

“正九出乙沒庚方；二八出兔沒雞場；

三七出甲從辛沒；四六生寅沒犬藏；

五月出艮歸乾上；仲冬出巽沒坤方；

惟有十月十二月，出辰入申仔細詳。”

五月是夏至所在的月份，所以太陽出的時間要早，落的時間要晚。仲冬是十一月，是冬至所在的月份，所以太陽出的時間要晚，落的時間要早。這樣計時和天象實際相比是有些誤差的，但大致還適用。

古代白天和有星星的夜晚是通過太陽或星座確定航向（但無法定位）。公元前5世紀左右，在地中海進行海上貿易的加太基和古羅馬Nautilus發明了測速復術。一根長的麻繩一端綁個木板，一端系在沙漏上，中間打上等距的節。航行時，把木板從船尾扔進海里，翻轉沙漏，等沙漏漏完後收回木板，檢視有多少個節被制打溼，推算船隻速度。這也是船隻速度單位～節 的來歷。有了測速術，加上星座方向，可對船隻做精確定位。而在沒有星星的夜晚，加太基人發明了測深術～就是兩根長繩和一個活動鉤爪連線，用來抓海底的東西。並且繪製zd了地中海海底深度圖，這樣，在公元前4世紀左右，古羅馬和加太基人擁有了在地中海精確定位的能力。到公元8世紀，羅盤傳入歐洲，至此，測深術被取代，人們擁有了依靠測速術與羅盤精確定位的能力。