První filozofické názory na rozložení hvězd na obloze a naši hvězdnou soustavu předložil švédský filozof Emanuel Swedenborg (1688 - 1772), následně Thomas Wright (1711 - 1786) roku 1750 v díle An Original Theory or New Hypothesis of the Universe česky Originální teorie neboli nová hypotéza vesmíru. Wright předpokládal, že naše hvězdná soustava se skládá z vrstvy složené z jednotlivých hvězd, přičemž hvězdy jsou v pohybu kolem jejího středu. Rovněž Slunce obíhá kolem středu našeho hvězdného systému.
Skutečným zakladatelem stelární astronomie se stal William Herschel. Od roku 1775 používal při pozorování a výzkumu metodu vybraných oblastí hvězdné oblohy s využitím dalekohledu o průměru 45 cm. Získané pozorovací údaje statisticky vyhodnocoval a snažil se stanovit obecné zákonitosti rozložení hvězd. Vycházel ze dvou základních předpokladů. Všechny hvězdy mají stejné zářivé výkony a jsou rozloženy rovnoměrně v naší hvězdné soustavě. Herschel neznal mezihvězdnou absorpci a mylně se domníval, že může pozorovat okraje Galaxie. Určoval počty hvězd v 3400 vybraných směrech rozložených po celé obloze. Zjistil nápadné rozdíly v koncentraci hvězd, např. v pásu Mléčné dráhy a ve směru souhvězdí Velké Medvědice. Proto opustil svůj předpoklad konstantní prostorové hustoty hvězd ve všech směrech.
Na základě analýzy dlouhodobého výzkumu Herschel korigoval své názory. Pochopil, že nemůžeme pozorovat hranice hvězdné soustavy, opustil myšlenku stejné vzájemné vzdálenosti všech hvězd, rovné vzdálenosti Slunce - Sirius. Uvědomoval si, že rozdílná jasnost složek fyzických dvojhvězd u stejně vzdálených hvězd musí vést k opuštění předpokladu stejného zářivého výkonu.
Vytvořil model naší hvězdné soustavy, která je
výrazně zploštělá v poměru 
a skládá se
z mnoha milionů hvězd. Z pozorování zjistil rozdvojení
soustavy, o kterém dnes víme, že je způsobené
mezihvězdnou absorpcí v daném směru. Slunce položil
v blízkosti středu hvězdné soustavy, která měla
rozměry v dnešních jednotkách vzdálenosti
kpc
.
V roce 1783 objevil pohyb Slunce v prostoru směrem ke
hvězdě 
Herkula ve směru tzv. apexu. Herschel
neznal vzdálenosti hvězd, nemohl stanovit zářivé výkony
hvězd a jejich rozložení v prostoru. Proto přešel od
studia prostorové stavby Galaxie k morfologickému popisu.
Postupně publikoval v letech 1786, 1789 a 1802 katalogy
objevených mlhovin a hvězdokup.
Philosophical Transactions of the Royal Society - First catalog of 1000 nebulous objects by William Herschel, Second catalog of 1000 nebulous objects by William Herschel, Third catalog of 500 nebulous objects by William Herschel česky První katalog 1000 mlhovin Williama Herschela, Druhý katalog 1000 mlhovin Williama Herschela, Třetí katalog 500 mlhovin Williama Herschela.
V roce 1791 uveřejnil klasifikaci mlhovin, které rozděloval na pravé ze zředěného plynu a nepravé - vzdálené hvězdné soustavy.
Herschel podobně jako řada jeho předchůdců začal kolem roku 1774 hledat paralaktickou elipsu, vznikající jako důsledek pohybu Země kolem Slunce. Při tom sledoval dvojhvězdy. Když se po několika desetiletích vrátil ke svým pozorovacím údajům, zjistil u řady dvojhvězd pootočení spojnice obou složek, u některých až 50 stupňů. Pochopil souvislost obou složek dvojhvězd a potvrdil jejich oběh kolem společného hmotného středu. Objevil tak fyzické dvojhvězdy.
Při hledání paralaxy hvězd zkoumal Herschel dvojhvězdy a vícenásobné hvězdy. Prokázal, že složky dvojhvězdy obíhají kolem společného hmotného středu v souladu se zákonem všeobecné gravitace a Keplerovými zákony. Poprvé tak byly aplikovány tyto zákony na pohyb hvězd.
Roku 1811 publikoval práci Astronomical Observations relating to the Construction of the Heavens, česky Astronomická pozorování týkající se stavby nebes, ve které rozpracoval problematiku vzájemného vztahu hvězd a mlhovin. Pokusil se o klasifikaci mlhovin podle stupně koncentrace ke středu. Začal zkoumat jejich rozložení ve vesmíru.
Svému bratrovi Williamovi pomáhala v astronomických výzkumech Lucretia Karolin Herschel (1750 - 1848). Vedla technické práce na hvězdárně, zpracovávala a doplňovala pozorování, sama objevila několik komet.
Celkově John Herschel objevil zhruba 5000 mlhovin. Později v roce 1888 irský astronom dánského původu John Louis Emil Dreyer (1852 - 1926) vydal New General Catalogue česky Nový generální katalog, v němž je na 8000 mlhovin označeno NGC. Následné doplněné vydání tohoto katalogu v roce 1908 zahrnovalo asi 13000 mlhovin.
Spirální struktury mlhovin pozoroval v roce 1845 William Parsons - lord Rosse (1800 - 1876). Dalekohledem o průměru 1,8m zkoumal např. galaxii M 51 v souhvězdí Honících psů. Její výrazná spirální struktura ho vedla k myšlence, že je výsledkem rotace.
Původní Herschelovu metodu statistického výzkumu rozložení hvězd zdokonalil holandský astronom Jacobus Cornelius Kapteyn (1851 - 1922) na přelomu dvacátého století. V té době již byly známy absolutní hvězdné velikosti některých typů hvězd, což umožňovalo stanovení vzdáleností. Kapteyn tak určil změnu prostorové hustoty hvězd v závislosti na jejich vzdálenosti. Roku 1901 sestrojil schematický model Galaxie, který měl tvar zploštělého elipsoidu. Později svůj model dále propracovával. Statistické vyhodnocování 206 oblastí oblohy, tzv. Kapteynových vybraných polí, navrhl roku 1906. Výzkum měl zahrnovat i hvězdy s nejmenší jasností. Při tomto výzkumu rozložení hvězd v Galaxii byly sledovány počty hvězd a střední paralaxy. Hledané prostorové rozložení hvězd záviselo na funkci svítivosti - na počtu hvězd v objemové jednotce v intervalech absolutních hvězdných velikostí a na mezihvězdné absorpci světla. Funkce svítivosti bylo pokládána za konstantní, nezávislá na poloze pozorovatele v Galaxii. Dále Kapteyn předpokládal, že skutečná prostorová hustota hvězd se nemůže zvětšovat se vzdáleností od pozorovatele. Pro horní mez absorpce světla získal malou veličinu, kterou bylo možné zanedbávat. Kapteynův model Galaxie reprezentovalo sféroidické rozložení hvězd, které částečně připomínalo Herchelův model. Slunce se nacházelo poblíž středu Galaxie, která měla rozměry disku - průměr 7 kpc a tloušťku 2 kpc.
 Stelární astronomie |
Mezihvězdná látka |
