Os astrônomos dividem a esfera celestes em seções chamadas constelações. Estas originam-se com os padrões de estrelas imaginados pelos povos antigos para representar seus heróis míticos, deuses e animais exóticos. Atualmente, as constelações são apenas áreas do céu com limites estabelecidos por acordo internacional, embora conservem seus nomes antigos como Perseu, Andrômeda, Órion, entre outros. Por volta de 150 d. C., o célebre astrônomo e geógrafo grego Ptolomeu (90-168) produziu um catálogo de estrelas dividido em 48 constelações que desde então foi a base de nosso sistema de constelações. No final do século XVI, um excelente cartógrafo holandês, Petrus Pancius (1552-1622), e dois navegadores também holandeses, Pieter Dirkszoon Keyser (1540? - 1596) e Frederick de Houtman (1571-1627), acrescentaram algumas constelações, entre as quais uma dúzia no extremo sul do céu, abaixo do horizonte para os gregos antigos. Outras foram acrescentadas no fim do século XVII pelo astrônomo polonês Johannes Hevelius (1611-1687), preenchendo assim as lacunas entre as constelações gregas.
O quadro foi completado nos anos de 1750 por um astrônomo francês chamado Nicolas Louis de Lacaille (1713-1762), que concebeu 14 constelações representando aparelhos da ciência e das artes no céu austral. Ao todo, 88 constelações enchem o céu, com nomes e limites definidos pela União Astrônomica Internacional, o órgão regulador internacional de Astrônomia. Todas as estrelas dentro dos limites de uma constelação são consideradas pertencentes a ela, quer façam ou não parte da figura que traça. Os nomes na maioria das vezes são abreviados em três letras - por exemplo, a constelação de Cassiopéia torna-se Cas e a constelação de Cão Maior, CMa.
As estrelas têm uma confusa variedade de designações e podem ter vários apelidos. As mais brilhantes são rotuladas com letras gregas, sistema concebido em 1603 pelo astrônomo alemão Johann Bayer (1572-1625). A letra é usada com a forma genitiva (possessiva) do nome da constelação - por exemplo, Alfa de Centauri. Algumas estrelas brilhantes têm também nomes próprios, como Sirius e Betelgeuse. Com estrelas de brilho mais fraco, usam-se números, como em 61 Cygni.
Um sistema diferente de nomeação é usado para os chamados objetos do céu profundo, como estrelas, nebulosas e galáxias. A primeira lista desses objetos foi compilada pelo astrônomo francês Charles Messier (1730-1817), e eles ainda são conhecidos por seus números M, ou Messier. O catálogo final de Messier, lançado em 1781, continha pouco mais de 100 objetos, número que cresceu rapidamente com o aperfeiçoamento dos telescópios. o New General Catalogue (NGC), de 1888, continha 7.840 objetos e mais de 5 mil foram acrescentados em dois suplementos chamados Index Catalogues (IC).
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