Alcune stelle binarie sono talmente vicine tra loro che anche con i più grandi telescopi appaiono come un unico punto di luce. Tuttavia, osservando il loro spettro, si nota che ciascuna riga è sdoppiata: questo è causato dallo spostamento Doppler.
Una delle due stelle si sta avvicinando a noi, per cui le sue righe spettrali sono un po' più blu dell'usuale; l'altra stella si sta allontanando, e le sue righe sono più rosse. La differenza ci fornisce le loro velocità relative.
Durante il moto orbitale, le righe si scambiano di posto, e questo ci fornisce il loro periodo, le masse relative ed altre utili informazioni. Le stelle di questo tipo sono chiamate binarie spettroscopiche.