베스토 슬라이퍼와 에드윈 허블 그리고 다른 선구적인 천문학자들이 이미 한 세기 전에 보여주었듯이, 천문학에서 도플러 편이는 천체가 관측자로부터 가까워지거나 멀어지는 것을 가리킨다. '청색 편이'는 천체가 관측자에게 접근하는 도플러 편이를 뜻하는 반면에 '적색 편이'는 천체가 관측자에게서 멀어지는 도플러 편이를 뜻한다. 우주의 팽창은 천체까지의 거리가 증가할수록 은하들을 더 빨리 움직이게 하므로, 적색 편이 현상이 심해진다. 약 10억 광년을 넘어서면 적색 편이가 너무 크게 일어나 아인슈타인의 상대성이론을 적용해야 하므로 고전적인 도플러 편이 공식이 더 이상 성립하지 않는다. 이 경우에는 보다 복잡한 상대론적 보정을 한 도플러 공식을 적용해야 한다.