北极星是夜空中肉眼可见的恒星之一，其视星等约为2等。那么，如何找到夜空中的北极星呢？如果用天文望远镜观测北极星会是怎样的呢？
北极星是离北天极最近的明亮恒星，地球自转轴几乎指向这颗恒星。因此，在地球的自转过程中，北极星在夜空中的位置几乎不会发生变化，不会像其他恒星那样随着地球自转而东升西落。
北极星所在的方位就是地理正北的方向，朝着正北方向看去，可以看到一颗比较亮的星星，那就是北极星。如果认识北极星，就能通过它在夜晚识别出方向。
还有一种寻找北极星的方向比较容易，只需借助夜空中非常显眼的七颗恒星——北斗七星。位于大熊座的北斗七星在夜空中很容易找到，因为它们的亮度较高，并且形状很容易辨识出来。找到北斗七星之后，只要沿着勺子开口方向的两颗恒星延长线望去，可以找到一颗比较明亮的恒星，那就是北极星。
如果天文望远镜来观测北极星，也不会看到北极星的什么细节，尽管北极星本身要比太阳大得多，质量超过太阳5倍，半径超过太阳35倍。这是因为北极星离我们太过于遥远，距离可达430光年，相当于4300万亿公里。如果想要通过天文望远镜看到太阳大小的北极星，需要的天文望远镜口径将近2公里，具体计算公式如下：
天文望远镜口径=1.22×波长×距离/太阳直径
而哈勃太空望远镜的口径只有大约2.4米，不远未来将要建成的最大光学望远镜（欧洲极大望远镜）的口径也只有大约40米。通过人类现有的天文望远镜，所看到的北极星仍然只是亮点。
不过，通过天文望远镜，可以看到北极星的伴星。北极星其实是一个拥有三颗恒星的三合星系统，伴星北极星B距离主星北极星Aa大约2400天文单位，它们之间的角距足够大，所以北极星B很容易通过普通的天文望远镜看到。尽管北极星B不是一颗明亮的恒星，它只比太阳大了大约40%，光度约为太阳的4倍。
但北极星Ab太过于接近北极星Aa，两者的距离约为18.5天文单位，差不多是天王星与太阳的距离。北极星Ab会被北极星Aa的亮光所淹没，所以很难看到北极星Ab。要知道，北极星Aa的光度超过太阳1200倍，而北极星Ab的光度只有太阳的3倍。因为北极星Ab相对较小，仅略大于太阳。直到2006年，哈勃太空望远镜才首次直接观测到北极星Ab。
另外，北极星还是最靠近地球的造父变星，这种恒星是确定距离的重要标准烛光，它们的光度会随着时间呈现稳定的周期变化。因此，北极星长久以来受到了大量的研究。
