天体物理学是应用
物理学的技术、方法和理论，研究
天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。
在中国古代，关于宇宙的结构主要有三派学说，即
盖天说、
浑天说和
宣夜说。盖天说认为大地是干坦的，天像一把伞覆盖着大地；浑天说认为天地具有球状结构，地在中心，天在周围；宣夜说则认为天是无限而空虚的，星辰就悬浮在空虚之中。
利用
理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一门学科。1859年﹐
基尔霍夫根据
热力学规律解释
太阳光谱的
夫琅和费线﹐断言在太阳上存在著某些和地球上一样的化学元素﹐这表明﹐可以利用理论物理的普遍规律从天文实测结果中分析出天体的内在性质﹐是为
理论天体物理学的开端。理论天体物理学的发展紧密地依赖于理论物理学的进步﹐几乎理论物理学每一项重要突破﹐都会大大推动理论天体物理学的前进。二十世纪二十年代初
量子理论的建立﹐使深入分析恒星的光谱成为可能﹐并由此建立了
恒星大气的系统理论。三十年代
原子核物理学的发展﹐使恒星能源的疑问获得满意的解决﹐从而使
恒星内部结构理论迅速发展﹔并且依据
赫罗图的实测结果﹐确立了恒星演化的科学理论。1917年
爱因斯坦用广义相对论分析宇宙的结构﹐创立了
相对论宇宙学。1929年哈勃发现了
河外星系的谱线红移与距离间的关系﹐以后人们利用
广义相对论的引力理论来分析有关河外天体的观测资料﹐探索大尺度上的物质结构和运动﹐这就形成了
现代宇宙学。