Les premières mesures de l'astronomie à été faite avec la géométrie simple, puis les méthodes de parallaxe, le parallaxe est l'angle dont semble se déplacer un astre proche par rapport au fond du ciel entre deux points d'observations, tel que deux points de l'orbite terrestre à six mois d'écart. Elle représente l'angle lequel serait l'orbite terrestre depuis cet axe. La distance pour laquelle le parallaxe vaut 1 seconde est le parsec soit 30 856 milliards de Km.
Cependant l'univers est en expansion et la lumière émise par un objet lointain met un certain temps pour nous parvenir, pendant se temps l'espace se dilate et la distance au moment de l'émission est différente à celle de la réception
La lumière est en fonction de la distance et du temps qu'elle parcoure.
La distance angulaire est une généralisation de la parallaxe ,elle relie la taille physique de l'astre à l'angle sous lequel il est observé.Mais la taille physique est difficile à connaître
La distance luminosité est définie à partir du flux lumineux observée et le flux intrinsèque, le problème est de mesurer le flux intrinsèque, tant que le décalage spectral est petit ces trois distances sont identiques et reliées à la loi de Hubble
Pour des distances lointaines on utilise des chandelles standards pour la quel les luminosité intrinsèques sont reliées à une quantité physique (période,couleur...) .On calibre à l'aide de la méthode de parallaxe.
Les céphéides à l'aide de ses périodes permet de mesurer la luminosité intrinsèque, ou avec la relation de Tully-Fischer qui relie la luminosité avec la vitesse de rotation maxi mesurée à l'aide d'un spectroscope et l'effet Doppler
Enfin les supernovae de type Ia résultant de l'explosion de naines blanches, leurs luminosités est comparable à une galaxie entière les rendant observables à plusieurs Mpc,leurs courbes de lumière possèdent une corrélation entre le temps caractéristique d'évolution et la luminosité maximum permettant des décalages spectraux, l'effet Sunyaev-Zel'dovich permet d'avoir accès à la distance angulaire.