仙女座星系以大约每秒300公里(180 英里/秒)的速度靠近太阳,所以它是少数蓝移的星系之一。将太阳系在银河内的速度考量进去,将会发现仙女座星系以100~140公里/秒(62–87 英里/秒)的速度接近银河系。即使如此,这并不意味着未来会和银河系发生碰撞,不过根据2015年最新观测数据认为,银河系可能正在以每秒200公里的速度靠近M31。即使会发生碰撞,也是30亿(±10)年后的事情。在这种情况下,两个星系会合并成一个更巨大的星系。在星系群中这种事件是经常发生的。
在1953年发现有一种光度较暗的造父变星,使仙女座大星系的距离增加了一倍。1990年代,使用依巴谷卫星利用标准的红巨星和红丛集测量的距离,为造父变星测量的距离校准。 至少有三种方法被用来测量M31的距离。在2004年,使用造父变星法,估计的距离是251 ± 13万光年(770 ± 40千秒差距)
2005年,包括Ignasi Ribas(西班牙研究委员会,CSIC、卡塔龙尼亚的太空研究学院)和他的同事在内的一群天文学家,宣布在仙女座星系发现了食双星。这对双星的名称(编号)是M31VJ00443799+4129236,两颗星分别是明亮且热的O型星和B型星。研究得知食的周期是3.54969日,这让天文学家可以测量它们的大小。知道恒星的大小和温度,就能测量出绝对星等。而知道了视星等和绝对星等,距离就能测量出来了。这对恒星的距离经测定为252万± 14万光年,而仙女座星系的整体的距离是250万光年。这新的数值被认为比早先单独使用造父变星测量的距离更为精准。
仙女座星系的距离近到足以利用红巨星分支技术(Tip of the Red Giant Branch ,TRGB)的方法来估计距离。在2005年,用这种方法测出的距离是256±8万光年(785 ± 25千秒差距)。
平均上述的值,这些测量给的距离估计是253 ±7万光年(775 ± 22千秒差距)。
基于上述的距离,M31的直径最宽处估计是220,000 ± 4000光年。 估计仙女座星系的质量(包括暗物质)大约是1.23×1012M☉(或1.23兆太阳质量),相当于银河系质量(5.8×1012M☉)的2.12倍。虽然误差的范围仍然太大以至于难以完全确认,但这样的结果将已经可确认M31的质量比银河系大,而且M31比银河系尺寸更大、包含更多恒星。
M31看上去有比银河系更多的普通恒星,而且估计的亮度是银河系的两倍。但是恒星形成速率在银河系高了许多,M31每年只能制造出1个太阳质量的恒星,而银河系是3-5个太阳质量。新星出现的比率银河系也高于M31一倍。这显示M31已经经历了恒星形成的阶段,而银河系正在恒星形成的阶段中。而这意味着在将来,银河系中恒星将会与在M31观察到的数量相当。