球面天文學研究方法是利用在天球上建立的天球坐標系研究天體投影在天球上的位置以及由於各種因素而產生的位置移動的科學方法。是天體測量學、天體力學、星系動力學及恆星天文學等分支學科的基礎理論之一。主要運用球面三角學和矩陣運算等數學方法進行研究。
主要研究內容有:①各種天球坐標系的建立及其轉換方法。②天體的周日和周年視運動。③大氣折射、視差和光行差的理論及其對天體位置的影響。④歲差和章動對天體位置的影響。⑤天體視位置的歸算方法。影響天體位置的上述因素都加以研究和訂正後,最後歸算到同一曆元的位置,編制出絕對星表或相對星表。⑥以地球自轉和公轉周期為基礎的計量時間的基本原理和原則、時間計量系統的建立以及不同時制之間的換算等都屬於球面天文學的研究範疇。