Taivaallinen navigointi on eräänlainen navigointimuoto, johon kuuluu tunnettujen taivaankappaleiden sijaintien käyttö oman sijaintinne määrittämiseksi maapallolla. Tätä navigointitekniikkaa on käytetty tuhansia vuosia, ja se putosi muodista vasta 20 -luvun lopulla, kun tarkempia navigointimenetelmiä alettiin kehittää. Taivaallisen navigoinnin opastusta tarjotaan edelleen joillakin maailman alueilla, pääasiassa historiallisen mielenkiinnon kohteena.
Kun ihmiset navigoivat alueella, jolla ei ole tunnettuja maamerkkejä, kuten keskellä merta, heillä ei ole mitään keinoa tietää missä he ovat vain katsomalla ympärilleen. Taivaallinen navigointi ratkaisee tämän ongelman antamalla navigoijien ottaa useita havaintoja taivaankappaleista ja käyttää näiden havaintojen tietoja määrittääkseen, missä ne ovat suhteessa näihin kohteisiin ja siten missä ne ovat maan päällä.
Aurinkoa ja kuuta voidaan käyttää taivaallisessa navigoinnissa yhdessä planeettojen ja joidenkin tähtien kanssa. Jotta taivaallinen navigointi toimisi, navigaattori tarvitsee useita työkaluja. Ensimmäinen on laaja kaavio, joka sisältää tietoja tärkeimmistä taivaankappaleista ja niiden sijainnista suhteessa maapalloon. Seuraava on jonkinlainen instrumentti havaintojen ottamiseen, kuten sekstantti. Navigaattorit tarvitsevat myös kellon, koska havainnot ovat hyödyttömiä ilman jonkinlaista aikataulua, koska havaintokulma muuttuu maan ja kohteen liikkuessa avaruudessa.
Sen selvittämiseksi, missä yksi on, otetaan useita havaintoja tunnetuista ruumiista. Sitten navigaattori käyttää matematiikan perusasioita sijaintinsa määrittämiseen. Jos esimerkiksi otetaan kaksi havaintoa tai “korjausta”, navigaattori voi määrittää “sijaintilinjan” kullekin kohteelle. Tämä viiva on karkeasti elliptinen, ja se osoittaa missä maan päällä jonkun pitäisi seisoa nähdäkseen kohteen havaitussa kulmassa. Navigaattori etsii paikkoja, joissa sijaintiviivat leikkaavat, käyttämällä poistoprosessia löytääkseen leikkauspisteen, jossa hän seisoo; jos yksi risteys on esimerkiksi Tyynellämerellä ja toinen Atlantilla, merimies voi yleensä selvittää, missä alus sijaitsee.
Tyypillisesti vähintään kolme korjausta tehdään taivaallisessa navigoinnissa sen varmistamiseksi, että navigaattori kaventaa sijaintia alaspäin niin paljon kuin mahdollista. Prosessi on tylsä ja vaatii kärsivällisyyttä ja hyviä matemaattisia taitoja, koska yksi virhe voi olla varsin katastrofaalinen erityisesti vaarallisilla vesillä. Hyvä navigaattori voi kaventaa mahdolliset sijainnit maapallolla melko kapeaan tilaan, mutta Global Positioning Satelliittien käytön ansiosta tietokoneella on mahdollista saada entistä parempia tietoja paljon lyhyemmässä ajassa.