Astrometria meria presnú polohu hviezd na oblohe a jej zmenu v čase. Pokiaľ okolo hviezdy obieha planéta, potom jej gravitácia spôsobí pohyb samotnej hviezdy. Deje sa tak preto, lebo sústava hviezda - planéta obieha okolo ich spoločného ťažiska. Pretože je hviezda vzhľadom k planéte mnohonásobne hmotnejšia, jej dráha bude o to menšia. Výsledný pohyb, ktorý potom hviezda vykonáva na oblohe nie je priamočiary, ale vlnitý. Astrometrická metóda je najpresnejšia pre najbližšie hviezdy, lebo tie opíšu na oblohe najväčšie uhly. Aj vtedy však vyžaduje mimoriadnu presnosť meraní zmien pozície hviezdy, ktoré sú obyčajne veľmi malé. Merania navyše rušia atmosférické a systematické poruchy, preto ani najväčšie pozemské ďalekohľady nedosahujú potrebnú presnosť meraní. Vedci sa preto orientujú na ďalekohľady umiestnené na orbite Zeme, akým je napr. aj Hubbleov ďalekohľad, ktorý ako prvý použitím tejto metódy potvrdil už známu planétu pri hviezde Gliese 876.

Pohyb telies rôznej hmotnosti okolo ich spoločného ťažiska

Aby sme si vedeli predstaviť o aké malé uhly (zmeny v polohe hviezdy) sa jedná, uvedieme pár príkladov. Keby bol Jupiter jediná planéta obiehajúca Slnko, ich spoločné ťažisko by ležalo tesne nad povrchom Slnka. Ak by sme sa pozerali na sústavu Slnko - Jupiter zo vzdialenosti 10 pc (32 ly), menila by sa poloha Slnka oproti ťažisku o uhol 500 uhlových mikrosekúnd, pre sústavu Slnko - Zem len 0,3 uhlovej mikrosekundy. Rozlíšenie Hubbleovho ďalekohľadu je 50 000 uhlových mikrosekúnd. 

Pohyb ťažiska Slnečnej sústavy spôsobený gravitáciou planét

Našťastie sú už projektované pozemské ďalekohľady, ktoré by za použitia interferencie dosiahli presnosti desiatok uhlových mikrosekúnd. Takými by napr. mohli byť Keckov interferometer, alebo VLTI. V pláne sú už aj projekty kozmických ďalekohľadov, ako napr. SIM (2009), GAIA (2010). Jednou z potenciálnych výhod astrometrie je, že je oveľa citlivejšia na planéty obiehajúce na vzdialenejších dráhach. Mohla by teda byť doplnkom k iným metódam, ktoré sú skôr citlivé na planéty obiehajúce blízko ich materských hviezd. Takéto pozorovania budú žiaľ trvať roky až desaťročia, pokým planéta na vzdialenej dráhe uskutoční aspoň časť obehu okolo hviezdy. Ďalšou výhodou astrometrie je, že hmotnosť planéty sa dá odhadnúť priamo, na rozdiel od metódy radiálnych rýchlostí, alebo časovania, kde odhadneme len jej spodnú hranicu. Prvý objav exoplanéty len za pomoci astrometrie bol uskutočnený až v tomto roku. Jedná sa o planétu VB 10b obiehajúcu málo hmotnú hviezdu - červeného trpaslíka VB 10. Zatiaľ však astrometria ostáva ako druhoradá metóda detekcie exoplanét.

Pohyb hviezdy VB 10 na hviezdnom pozadí