一种方法是观测恒星的晃动。以太阳系为例，地球和太阳围绕共同质心运动，因太阳质量远大于地球，质心几乎与太阳中心重合，但地球运动仍会让太阳产生轻微晃动。行星质量越大、速度越快，恒星晃动越剧烈。天文学家通过高精度设备捕捉恒星细微晃动摇摆，进而推断行星存在，还可利用开普勒效应，根据恒星光谱变化（恒星靠近地球时光谱蓝移，远离时红移）获取行星更多信息。不过，该方法更适合探测大质量行星，对类地行星探测难度大。
另一种常用方法是 “凌日效应”。当行星在环绕恒星运动过程中，从恒星与地球之间穿过，会遮挡部分恒星光线，导致恒星光度微小变暗。天文学家利用高精度光度测量设备捕捉这一变化，据此推断行星直径、质量、运行轨道等参数，还能分析行星表面温度、是否存在大气层等。但恒星光度强大，行星遮挡造成的光度变化微弱，需高灵敏精确仪器和大量数据处理分析，对天文学家专业素养和耐心是极大考验。
