如果一個星系很小，但距離我們很近，那這個星系看起來會比較大；而如果一個星系很大，但距離我們很遠，那這個星系看起來會比較小。因此，想要確定一個星系的大小，最關鍵的就是測出它的距離，這樣再根據它的表觀大小，就能算出星系的實際大小。由於星系距離我們都非常遙遠，測出它們的距離不是件容易的事情，主要方法有以下三種：

如果能在河外星系中找到一種具有穩定光變週期的特殊恆星——造父變星，透過測量其光變週期，可以得到其絕對星等。然後，再測出其視星等，就能計算出距離。這種方法的極限距離為5千萬光年。

如果能在河外星系中找到一種特殊的超新星——Ia型超新星法，由於它們都是從白矮星達到錢德拉塞卡極限爆炸而來，所以它們具有相同的光度。透過測量它們的視星等，就能計算出它們的距離。這種方法的極限距離為7億光年。

由於宇宙空間膨脹，使得越遠的星系離開我們的速度越快，並且距離和退行速度滿足正比例關係，這就是哈勃定律。透過測出遙遠星系的光譜紅移值，可以計算出其退行速度，然後再根據哈勃定律就能計算出星系的距離。

在測出星系距離d後，再進一步測量星系的表觀大小——視直徑α，根據三角函式關係就能算出星系的半徑R，示意圖如下：

從上圖可以得到如下的關係式：

tan(α/2)＝R/d

變換形式可得：

R=d·tan(α/2)

因此，只要測出星系的距離和視直徑，星系的尺寸就能計算出來。