光年一般被用于计算恒星间的距离。光年指的是光在真空中行走一儒略年的距离。在一儒略年的时间中(即365.25日，而每日相等于86400秒)，在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方，一光子所行走的距离。因为真空中的光速是每秒299792458米，所以一光年就等于9460730472580800米。
1676年以前，人们普遍相信光的传播是不需要时间的。
1676年，丹麦科学家O.C.罗默首先作出了光的传播需要时间的设想。
1671年，罗默开始观测木星的卫星（木卫一）。他发现木星掩卫的时间（由木卫一躲到木星背对地球的一面开始到它再次出现在地球上可观测到的区域之间的时间间隔）并不是一个定值。当木星离地球较远时，掩卫过程所用的时间更长。
1675年，法国的天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼开始设想这种现象产生的原因可能是光的传播需要时间。然而，他在不久后就放弃了这个想法。
当时担任卡西尼的科学助手的罗默则没有放弃。他坚持假设光的速度是有限的，并计算出以光的速度，要穿越相当于地球公转轨道直径的距离需要22分钟的时间。以今天的数据来看，他的结果等价于说光的速度是214000公里每秒（罗默当年对地球公转轨道的直径计算有误）。
但是直到18世纪上半叶，主流科学界才逐渐接受了光速有限的想法。
1728年，英国天文学家詹姆斯·布拉德雷给出了另一种测量光速的方法，得出光的速度大约是301000公里每秒。
1838年，德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔首先使用“光年”一词，作为天文学测量上的单位。他测量出天鹅座61与地球之间的距离是10.3光年。
太阳与最近的恒星半人马座α星相距43万亿千米，人类观察到的最远的星星，是这个数字的30多亿倍。这种情况下使用光年就容易多了，太阳到半人马座α星的距离为4.545光年，与最亮的恒星天狼星为8.6光年，与牛郎星和织女星的距离分别为16.63和26.3光年，与参宿七的距离为850光年，银河系的跨度达10万光年。
目前人类探知的最遥远的星，距离地球已达150亿光年——人类观测到此光已是150亿年前的事情了（宇宙大爆炸的时间是恒定的，不能说因为它距离我们150亿光年就说我们看到了150亿年前的宇宙大爆炸）。
另外，为了方便起见，科学家把地球到太阳的平均距离定义为“1天文单位”。用这个单位来度量太阳系的距离就方便多了。太阳与地球的距离为1天文单位，与水星为0.4天文单位，与金星为0.7天文单位，与冥王星为40天文单位，等等。