Rappresentazioni piane della sfera celeste o di singole parti di essa. Le più antiche conosciute sono le cosiddette carte di Vienna, del 1440, che riproducono il cielo stellato boreale e australe con le figure delle costellazioni. I sistemi di proiezione adoperati per queste carte variano generalmente a seconda della scala. Per carte a grande scala si adopera o un sistema poliedrico o un sistema di zone e frazioni di zone; per le carte a piccola scala (le più comuni) si adoperano due sistemi di proiezione, rappresentando separatamente la fascia equatoriale di una certa ampiezza (±45°) con uno sviluppo cilindrico (carta di Mercatore) e le due calotte polari per proiezione sopra il piano tangente a ciascuno dei poli. I punti di proiezione per queste possono essere sia il centro della sfera (proiezione gnomonica) sia il polo opposto (proiezione stereografica).
Una conferenza internazionale del 1887 avviò un progetto di Carte del cielo (Carte du ciel) intesa a rappresentare fotograficamente tutte le stelle del cielo fino alla 14a grandezza (circa 100 milioni): condotta da 18 osservatori sparsi in tutto il mondo (in Italia: la specola vaticana e quella di Catania), l’opera fu sospesa nel 1958 dopo aver prodotto tre cataloghi di stelle. Sono oggi disponibili carte parziali del cielo realizzate con gli strumenti e le tecniche più avanzati e cataloghi contenenti le posizioni di altri oggetti celesti (pulsar, quasar ecc.) rilevati con dispositivi non ottici.