تبدو أنماط النجوم والكوكبات في السماء الليلية ثابتةً بالنسبة إلى بعضها خلال حياة الإنسان، لأن النجوم بعيدة جداً وتكون حركاتها الظاهرية بطيئة. ومع ذلك تتحرك النجوم فعلياً داخل مجرة درب التبانة، وتتغير أشكال الكوكبات تدريجياً على مدى آلاف أو عشرات آلاف السنين بسبب ما يُعرف بالحركة الخاصة للنجوم.

تبدو السماء الليلية مضيئةً بفعل ضوء القمر وبفعل النقاط اللامعة المنتشرة فيها، إلا أن القمر لا يصدر ضوءه بنفسه، بل يعكس ضوء الشمس الساقط على سطحه. أما معظم النقاط البعيدة فتتمثل في نجوم تشع الطاقة نتيجة التفاعلات النووية الجارية في أعماقها، ويختلف سطوعها الظاهري تبعاً لحجمها وحرارتها وبعدها عن الأرض.

تحتاج أنماط النجوم في السماء الليلية إلى نحو ٢٣ ساعة و٥٦ دقيقة و٤ ثوانٍ لكي تعود إلى الموضع نفسه بالنسبة إلى خط الزوال المحلي، وتُعرف هذه المدة باليوم النجمي. وهي أقصر بنحو ٤ دقائق من اليوم الشمسي البالغ ٢٤ ساعة، لأن الأرض تتحرك في مدارها حول الشمس في الوقت نفسه الذي تدور فيه حول محورها.

قد تبدو بعض الكواكب في السماء الليلية أشبه بنجوم شديدة السطوع، مع أنها أجسام لا تنتج ضوءاً مرئياً بذاتها، بل تعكس ضوء الشمس. ويُعد الزهرة والمشتري عادةً من ألمع الأجرام النقطية بعد الشمس والقمر، كما قد يظهر المريخ وعطارد بوضوح في أوقات معينة، وتميل الكواكب إلى الوميض بدرجة أقل من النجوم بسبب قرصها الظاهري الأكبر.

تقع النجوم المرئية بالعين المجردة في السماء الليلية على مسافات تتراوح من بضع سنوات ضوئية إلى آلاف السنين الضوئية، ولذلك يستغرق ضوؤها سنوات أو قروناً أو آلاف السنين للوصول إلى الأرض، لا ملايين السنين في العادة. وتساوي السنة الضوئية نحو ٩.٤٦ تريليون كيلومتر، أما الضوء القادم من مجرات بعيدة مثل أندروميدا فقد يستغرق ملايين السنين.