Astronomijos šaka, tirianti kosm. kūnų (planetų ir jų palydovų, Saulės, žvaigždžių, Galaktikos, kitų galaktikų) ir kosm. erdvės (tarpplanetinės, tarpžvaigždinės ir tarpgalaktinės) medžiagos sandarą, fizinę ir cheminę sudėtį ir fizikines savybes, kosm. kūnų atmosferas, kosm. erdvės laukus, Visatos evoliuciją. Naudodamasi astronominiais stebėjimo metodais, astrofizika teikia duomenų apie medžiagos ir spindulių savybes tokiomis sąlygomis, kurių negalima sukurti Žemėje. Astrofizika remiasi iš kosm. kūnų atėjusių elektromagn. spindulių intensyvumo ir poliarizacijos matavimu (astrofotometrija), tų spindulių spektrinės sudėties tyrimu (astrospektroskopija). Kosm. kūnai tiriami įvairiose spektro srityse: regimosios šviesos, ultravioletinių, rentgeno, gama, infraraudonųjų spindulių, radijo bangų. Žemės atmosferos nepraleidžiamos elektromagnetinės bangos ir elektringosios dalelės tiriamos iš aukštuminių balionų, lėktuvų, raketų, dirbtinių Žemės palydovų, tarppl. erdvėlaivių. Praktinė astrofizika kuria tyrimo metodiką ir prietaisus, vykdo stebėjimus ir apdoroja jų rezultatus. Teorinė astrofizika, remdamasi žinomais gamtos dėsniais ir tyrimų duomenimis, kuria kosm. kūnų ir reiškinių modelius ir tiria kosminių objektų evoliuciją. Reliatyvistinė astrofizika tiria kosm. reiškinius, susijusius su greičiais, artimais šviesos greičiui, didelės energijos kosm. daleles, didelio tankio kosm. kūnus.