Mặc dù các nhà khoa học sử dụng thuật ngữ thiên thể khá rộng rãi, nhưng khi họ đề cập đến một thiên thể quay quanh một thiên thể khác, họ thường nói về các vệ tinh tự nhiên, hoặc mặt trăng, quay quanh một thiên thể lớn hơn như hành tinh hoặc hành tinh lùn. Trong hệ mặt trời, các nhà thiên văn học đã xác định được hơn hai trăm vệ tinh tự nhiên.
Tính đến năm 2014, các nhà khoa học đã xác nhận việc phát hiện ra 173 vệ tinh tự nhiên quay quanh tám hành tinh. Trái đất có một mặt trăng, sao Hỏa có hai, sao Mộc có 50, sao Thổ có 53, sao Thiên Vương có 27 và sao Hải Vương có 13. Cả sao Thủy và sao Kim đều không có mặt trăng nào. Sao Mộc, Sao Thổ và Sao Hải Vương đều có mặt trăng tạm thời, dùng để chỉ những mặt trăng chưa được Liên minh Thiên văn Quốc tế xác minh. Tám mặt trăng quay quanh các hành tinh lùn đã được xác nhận. Các vệ tinh tự nhiên cũng quay quanh các hành tinh nhỏ và tiểu hành tinh, với ít nhất 200 mặt trăng quay quanh các hành tinh nhỏ. Trong vành đai tiểu hành tinh, 76 vật thể có vệ tinh tự nhiên, trong khi bốn tàu trojan sao Mộc và 14 tiểu hành tinh xuyên sao Hỏa cũng có các thiên thể quay quanh quỹ đạo. Tính đến năm 2014, 39 thiên thể gần Trái đất có một hoặc hai thiên thể quay quanh. Các nhà khoa học tin rằng một số mặt trăng này có thể có mặt trăng của riêng chúng, mặc dù chưa có phát hiện nào về một cơ thể như vậy được xác nhận. Mặt trăng Ganymede của Sao Mộc là vệ tinh tự nhiên lớn nhất trong Hệ Mặt trời.
