Методы астрофотографии дали возможность определять с высокой точностью положения, собственные движения и параллаксы слабых звезд и тел Солнечной системы, недоступные для визуальных наблюдений. Астрофотографические данные позволили производить серьезные исследования в области звездной астрономии и астрометрии - создать базу для построения теорий движения тел Солнечной системы. На решение этих задач и были нацелены основные исследования в отделе фотографической астрометрии и звездной астрономии с начала его существования.

Первым фотографическим инструментом, приобретенным Пулковской обсерваторией, был фотогелиограф, созданный специально для наблюдений Солнца (1858 г, Варрен-де-ла-Рю). С помощью этого инструмента пулковскими астрономами были выполнены наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца в 1874 г. в бухте Посьета на Дальнем Востоке (Гассельберг) с целью определения солнечного параллакса.

Важное значение для развития фотографического метода в астрометрии имели работы братьев Анри в Париже, которые предложили инструмент, получивший название нормальный астрограф, для фотографирования 'Карты неба'. Решение о создании этого обзора было принято на Первой международной астрофотографической конференции в 1887 г. в Париже.

Под руководством А.Н.Дейча была начата работа по определению собственных движений слабых звезд относительно галактик (план КСЗ), идея которой была выдвинута в Пулкове в 30-х годах. Систематические наблюдения площадок с галактиками были начаты в Пулкове, Ташкенте и Москве. В Пулкове они были возобновлены после войны в 1948 г. Много сил и энергии посвятил А.Н.Дейч продвижению наблюдений площадок с галактиками в южное полушарие. В период работы советской экспедиции в Чили на горе Эль-Робле в 1967 г. был установлен телескоп АЗТ-16, сконструированныйгениальным российским оптиком Д.Д.Максутовым и сделанный на ленинградском заводе ГОМЗ. До 1973 г. пулковские астрономы Л.А.Панаиотов, Х.И.Поттер, Г.А.Плюгин, Б.А.Фираго проводили там наблюдения по программе собственных движений звезд южного неба относительно галактик, а также наблюдения других интересных небесных объектов, в частности, был получен плотный ряд наблюдений малой планеты Эрос. Военный переворот в Чили прервал эти работы.

В 1953 г. в Пулковской обсерватории был установлен двойной короткофокусный астрограф - АКД (100\710 мм), на котором Л.А.Панаиотов выполнил работу по определению лучевых скоростей звезд до 8 зв.вел. с помощью объективных призм прямого зрения на двух камерах телескопа АКД.

В 1957 г. был запущен первый искусственный спутник Земли и на АКД был получен первый в СССР (10 октября 1957 г.) снимок ракеты-носителя и определено ее точное положение (Т.П.Киселева). С этого времени и до 70-х годов пулковские астрономы Б.А.Фираго, А.А.Киселев, Г.В.Панова и др. занимались исследованиями в области спутниковой астрометрии. Ими была разработана методика астрометрической редукции фотографических наблюдений ИСЗ.

С 1960 по 1985 год телескоп АКД использовался как инструмент для позиционных наблюдений больших планет Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, спутников планет и комет (Т.П.Киселева).

В 1954 г в Пулкове был установлен 26-дюймовый рефрактор фирмы Цейсс взамен уничтоженного во время войны длиннофокусного 30-дюймового. С 1957 г на этом телескопе были продолжены традиционные наблюдения двойных и кратных звезд, параллаксов и спутников планет. Получен каталог относительных положений и движений 200 визуально-двойных звезд, тригонометрические параллаксы около 30 близких к Солнцу двойных звезд (А.А.Киселев и др.). Выполнены исследования звезд с невидимыми спутниками по многолетним рядам пулковских наблюдений (Н.А.Шахт). Проводятся исследования спектрально-двойных звезд (О.В.Кияева). Выполнены астрометрические исследования движений в системах спутников Юпитера (Т.П.Киселева) и Сатурна (С.В.Толбин).

А.А.Киселевым разработан метод параметров видимого движения для определения орбит небесных объектов по короткой дуге (метод ПВД). Этот метод оказался применим к определению орбит искусственных спутников Земли, комет и астероидов (О.П.Быков) и к определению орбит двойных звезд (О.В.Кияева).
 

С 1953 г. в отделе фотографической астрометрии существовала лаборатория научной фотографии, возглавлявшаяся И.И.Брейдо (1917-1997). Главной задачей этой лаборатории было исследование свойств и чувствительности фотоматериалов. В 70-х годах были начаты работы по гиперсенсибилизации фотопластинок. В настоящее время лабораторию возглавляет О.М.Михайлова.

Панорама Пулковской обсерватории, 1957