Prędkość obiektu wzdłuż półprostej łączącej go z obserwatorem; razem z prędkością tangencjalną składa się na prędkość rzeczywistą. Prędkość radialna gwiazd związana jest ze zjawiskiem Dopplera. Znając skład chemiczny gwiazdy, można poddać analizie jego widmo i określić jego przesunięcie ku czerwieni (gwiazda się oddala od nas) lub ku fioletowi (gwiazda się zbliża).

Typowe prędkości radialne gwiazd względem Ziemi mieszczą się w granicach od -20 do 20 km/s. Nieliczne gwiazdy mają prędkość radialną większą niż 60 km/s.