Un mapa astronómico, también conocido como carta estelar, es un mapa de una determinada porción del cielo nocturno o de una región del espacio mientras se encuentra en el espacio exterior. Generalmente se usa para identificar la ubicación de estrellas y constelaciones y es una práctica muy antigua que se remonta a tiempos prehistóricos. Un calendario astronómico es a menudo una característica clave para crear un mapa astronómico, porque la mayoría de los objetos en el espacio se mueven con un grado predecible de precisión en relación con la Tierra. Cuando se incorpora un mapa astronómico a una sonda espacial, se utiliza para calcular la proximidad de los planetas y otros objetos del Sistema Solar para poder cuantificar su atracción gravitacional. Una nave espacial puede estar acercándose a tales cuerpos para exploración o para aumentar su velocidad en ruta a otros lugares.
Uno de los usos más comunes de un mapa astronómico a lo largo de la historia de la humanidad ha sido la navegación de barcos en el mar. Esto se debe a que los barcos que se encuentran lejos de tierra en el horizonte no tienen puntos de referencia fijos para determinar su dirección. Una carta estelar detallada también puede incluir objetos más cercanos a la Tierra que estrellas o galaxias distantes que se mueven mucho más rápidamente por el cielo, y pueden ser ayudas de navegación más útiles, como los planetas Venus y Marte, u objetos estelares que se acercan periódicamente a la Tierra como como asteroides y cometas.
La práctica de utilizar equipos de astronomía para crear un mapa astronómico se conoce como cartografía celeste o estelar, que literalmente significa mapeo de estrellas e históricamente se remonta a astrónomos chinos como Shi Shen y Wu Xian, que vivieron en los siglos III y IV a.C. Los astrónomos occidentales en Grecia comenzaron a crear su propia versión de dichos mapas alrededor del año 129 a. Todos estos primeros cálculos se centraron en el movimiento de los planetas visibles en el cielo nocturno en relación con la Tierra, y se destacaron de forma destacada en el desarrollo de la astrología. La astrología hace uso de complicados cálculos de mapas astronómicos para la posición y el movimiento de los planetas en nuestro Sistema Solar para predecir su efecto en el destino y la vida cotidiana de los seres humanos.
Antes de la invención del telescopio astronómico, la humanidad hizo uso de las estrellas y los objetos visibles en el cielo nocturno para predecir todo, desde fortunas personales hasta patrones climáticos. Se cree que los dibujos de mapas de astronomía prehistórica en la cueva de Lascaux en Francia representan el cúmulo de estrellas de las Pléyades y las constelaciones del Triángulo de Verano que datan de hace 16,500 años. También se cree que una pequeña sección de colmillo de mamut lanudo encontrado en Alemania en 1979 en el valle de Ach contiene un mapa estelar que se asemeja a la constelación de Orión, y que data de hace 32,500 años.