L'astrofisica è quella parte dell’astronomia che studia la natura e l'evoluzione dei corpi celesti applicando le leggi della fisica e della chimica. L'astronomia fisica nasce nell'Ottocento, quando diventa evidente che l'analisi degli spettri dei corpi celesti permette di conoscerne la composizione chimica e di evidenziare specifiche caratteristiche fisiche, oltre a permettere di misurare la velocità radiale. In base al tipo di radiazione osservata si parla di radioastronomia, ottica astronomica, astronomia ultravioletta, astronomia X e astronomia gamma. Lo studio della distribuzione energetica della radiazione permette di ottenere informazioni sulla natura delle sorgenti celesti. Oggetto di studio sono anche i raggi cosmici, i neutrini e le onde gravitazionali.