Sur Terre, les miles et les kilomètres correspondent aux distances quotidiennes, mais l'immensité de l'espace exige des unités différentes. Voyager1, voyageant à 62 000 km/h, a mis 35 ans pour sortir du système solaire, illustrant la nécessité de mesures adaptées à l'échelle.
L'UA est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil :149 597 871 km (92 955 mi). Mesurée pour la première fois avec précision par Christiaan Huygens en 1659 à l’aide des phases de Vénus, elle sert de référence pour les distances intrasolaires. Par exemple, Mercure est à 0,39 UA du Soleil, tandis que Pluton est en moyenne à 39,5 UA.
Une année-lumière représente la distance parcourue par la lumière en une année :9 460 730 472 581 km (5 878 625 400 000 mi). Avec la vitesse acceptée de la lumière à 299 792 km/s, cette unité traduit les distances cosmiques en une période de temps familière, mais les astronomes préfèrent souvent le parsec pour plus de précision.
Dérivé de la parallaxe (le décalage apparent d'une étoile par rapport à des étoiles lointaines lorsque la Terre tourne autour du Soleil), un parsec est la distance à laquelle une parallaxe d'une seconde d'arc correspond à une ligne de base de 1 UA. Un parsec équivaut à 3,26156 années-lumière.
Les distances aux étoiles proches sont commodément exprimées en parsecs. ProximaCentauri se trouve à 1,295 pc, soit 4,225ly. Pour les échelles plus grandes au sein de la Voie lactée ou entre les galaxies, les astronomes utilisent les kiloparsecs (kpc) et les mégaparsecs (Mpc). Le Centre Galactique est à environ 8 kpc (≈26 160 aly) de la Terre, un chiffre qui s'étendrait sur 16 chiffres s'il était converti en kilomètres.