银河系恒星运动学，天文学中研究银河系内恒星运动学性质的分支学科。太阳系和银河系中其他恒星的运动受银河系整体质量分布引力势的支配。因此，恒星运动学也是探测银河系结构与演化的一种重要方法。太阳附近的恒星属于银盘星族。它们绕银心的平均圆周运动定义了一个坐标系，称为局域静止标准(LSR)。这个坐标系是由一个称为FK5的基本星表中1 553颗星的位置和自行来实现的。银河系中任何星族的运动学性质，就由它们相对于LSR的净流注运动和相对于平均运动的方均根弥散来确定。1985年国际天文学联合会约定，在距银心8.5千秒差距的太阳处，LSR的圆周速度约220千米/秒。太阳相对于LSR的本动速度为17千米/秒，指向武仙座（银经53°，银纬25°）。每颗恒星的运动学观测量是视向速度和自行矢量。前者由谱线的多普勒位移测定，典型精度约1千米/秒。后者是恒星相对于远星或河外天体的角速度，典型值为每百年1角秒。恒星的横向速度，即在垂直于视线平面上的线速度，在恒星已有距离估计的情况下由自行确定。恒星的空间速度是视向速度和横向速度的矢量和。恒星的运动学研究中，自行矢量的方向是一个有用的距离无关量。