Các tiểu hành tinh cũng thường di chuyển ra phía trước và che khuất những ngôi sao trên bầu trời, tạm thời chặn đi ánh sáng từ các ngôi sao đó đến Trái Đất.[4] Các sự kiện này xảy ra hầu như mỗi ngày trên khắp nơi trên thế giới, tuy nhiên do các tiểu hành tinh rất mờ nhạt trên bầu trời, nên việc quan sát cần phải có các thiết bị quang học tối tân từ các nhà thiên văn chuyên nghiệp hoặc các đài quan sát lớn. Các đài thiên văn lớn cũng chia sẻ hình ảnh quan sát qua mạng internet để cộng đồng các nhà thiên văn nghiệp dư có thể sử dụng để phân tích dữ liệu quan sát.

Tập tin:The occultation of dwarf planet Makemake on ngày 23 tháng 4 năm 2011.ogvĐồ họa cho thấy đường đi của bóng đổ của tiểu hành tinh Makemake trong lần che khuất một ngôi sao mờ nhạt vào tháng 4 năm 2011. Lưu ý, trên thực tế mặt đất sẽ không bị tối đi, đường đi trong đồ họa cho thấy những nơi quan sát được sự che khuất.

Kết quả quan sát sự che khuất bởi các tiểu hành tinh rất hữu ích trong việc đo đạc kích thước và vị trí của tiểu hành tinh một cách chính xác hơn so với các cách thức khác. Hình ảnh mặt cắt ngang của tiểu hành tinh thậm chí cũng có thể được dựng nên chính xác nếu tổng hợp các quan sát từ nhiều vị trí khác nhau. Ví dụ, vào ngày 12 tháng 3 năm 2009, có 8 lần các tiểu hành tinh che khuất sao, gồm 85 Io, 247 Eukrate, 1585 Union, 201 Penelope, 70 Panopaea, 980 Anacostia, 2448 Sholokhov, 1746 Brouwer, và 191 Kolga. Dù tất cả đều che khuất sao vào cùng một thời điểm, nhưng ở những vị trí khác nhau, kết quả quan sát sẽ khác nhau hoặc thậm chí không thấy được sự che khuất.[5]

Ví dụ, theo kết quả khảo sát năm 1998 của Viện đo lường Sự che khuất Tiểu hành tinh Châu Âu, tiểu hành tinh 39 Laetitia che khuất sao được quan sát bởi 38 trạm quan sát trên khắp thế giới vào ngày 3 tháng 3 năm 1998.[6] Regulus cũng đã bị tiểu hành tinh 163 Erigone che khuất vào sáng sớm ngày 20 tháng 3 năm 2014[7] theo sự dự đoán trước đó của A. Vitagliano vào năm 2004,[8] đó là sự che khuất của một tiểu hành tinh sáng nhất từng được dự báo trên bầu trời một khu vực đông dân cư. Tiểu hành tinh có kích thước 100 km lướt ngang một ngôi sao mờ ngay trên bầu trời hạt Nassau và Suffolk, thành phố New York và thung lũng sông Hudson.[7][8] Tuy nhiên, rất tiếc thời tiết xấu đã che khuất sự che khuất thiên thể.[9]

Dưới đây là danh sách những tiểu hành tinh đã được phác thảo địa hình nhờ vào những lần quan sát sự che khuất.

Tên tiểu hành tinh	Số trạm quan sát	Kích thước tiểu hành tinh (km)
704 Interamnia	35	350×304
39 Laetitia	Khoảng 16	219×142
94 Aurora	9	225×173
375 Ursula	6	216±10
444 Gyptis	6	179×150
48 Doris	4	278×142

Kết quả quan sát những lần che khuất cũng được sử dụng để ước lượng đường kính của các thiên thể bên ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương như (55636) 2002 TX300, 28978 Ixion và 20000 Varuna. Trong một lần đo đạc nhanh vào ngày 6 tháng 11 năm 2010 từ quan sát hành tinh lùn Eris che khuất ngôi sao có độ sáng biểu kiến cấp 17 trong chòm sao Cetus đã cho kết quả đường kính Eris là 2.320 km, khiến nó có kích cỡ gần bằng với Sao Diêm Vương.[10] Do sự chuyển động chậm hơn, sự che khuất của các thiên thể bên ngoài Sao Hải Vương ít xảy ra hơn so với các thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh chính.