天文罗盘是靠对天体定向而获得运动体真航向的导航仪表，用于对飞行器或远洋航行的船舶进行定向与定位。

航空天文罗盘是在航海天文罗盘的基础上发展起来的。天文罗盘按测量方法分为地平式和赤道式两种。前者的定向面与天体的地平经圈重合，后者的定向面与天体的赤经圈重合。

天文罗盘用于按天体保持航向，修正磁罗盘及测定远距目标的真方位。天文罗盘的使用要求在飞机上设置一个天文观测罩——观测半个天球的透明罩子。天文罗盘上具有带有赤纬角刻度盘的瞄准镜，真方位圆盘，时角圆盘及星球的赤纬角圆盘。天文罗盘安装在固定于天文观测罩中安装版的底座上。两个水准器用于确定罗盘工作部分的水平。由于必须具有天文观测罩的缘故，故天文罗盘只允许在重型飞机上使用。

地平式天文罗盘由航向角传感器、放大器、方位计算器、指示器和电源等组成。由航向角传感器测出天体航向角 β，而由方位计算器根据给定的地理经度、纬度、格林威治时角和天体赤纬算出天体方位A,然后得到飞行器的真航向Ψ=A±β。赤道式天文罗盘的测向原理与地平式相似，但定向面垂直于赤道平面。 　由于太阳圆盘面有 32′的视场角，靠太阳确定飞机真航向的天文罗盘精度较低，约在1°～2°的水平。这类天文罗盘的航向角传感器一般只能用于跟踪太阳，夜间使用时,可用全景潜望式六分仪来代替航向角传感器,通过对月亮、行星或恒星定向的方法确定飞机的天体航向，而靠方位计算器算出所定天体的方位，同样可得到飞机的真航向。另一种以星体跟踪器作为天文罗盘使用的新型航向仪表采用光电倍增管、光导摄像管或电荷耦合摄像器件作为敏感元件，能跟踪星体或精确跟踪太阳中心，精度可达角秒级或角分级。天文罗盘是自主式航向仪表，能指示真航向，定向精度不受飞行持续时间、距离等影响，与地球的地理区域无关。但在低空使用受到天体能见度的限制。天文罗盘还能与其他多种仪表或导航设备组成功能较全、精度较高的组合式航向系统和组合式导航系统。