天体物理学在天文学的分支当中是一个非常重要的组成部分，同时它也是物理学的分支之一。总的来说，天体物理学主要是利用物理学的技术，方法和理论，对天体的形态结构、物理条件、化学组成、演化规律进行深入研究的一门学科。我们所熟知的天体物理学包括有太阳物理学、恒星物理学、宇宙学、星系天文学等等，当然还有高能天体物理学、空间天文学、射电天文学这些少见的分支。
我们要分析来自天体的电磁辐射，必然要利用到物理学的技术和方法。通过这些技术和方法能够得到天体的各种物理参数，然后在物理理论的基础之上，用这些参数来阐明发生在天体上的物理过程及其演变。这是实测天体物理学和理论天体物理学在这个学科上的重要任务。天体上时常会出现一些奇特的现象，这些奇特的现象在无形当中不断地启发和推动现代物理学的进一步发展。同时某些天体所具有的极端条件以及宇宙环境，为物理学的研究提供了极好的天然实验室，而我们所说的辐射原子核等离子体等这些理论作为物理学当中的重要内容，为类星体、宇宙线、星际尘埃的研究奠定了坚实的基础。古希腊天文学家在公元前129年就开始目测恒星光度，直到1609年伽利略使用光学望远镜对天体进行观测，并且绘制出了最早期的月面图，之后会更发现了土星光环和猎户座星云。哈雷发现了恒星，老赫歇尔开创了恒星天文学，这些都是物理学英语时期的重要理论成果。到了19世纪中叶，我们所了解到的分光学，光度学以及照相术被广泛地运用到了天体的观测研究。这三种物理方法对天体的结构、化学组成、物理状态的研究形成了非常完整的科学体系，因此天体物理学成为了一门独立的分支学科。
天体物理学的进一步发展，推动了天文观测和研究不断出现新的成果和新的发现，基尔霍夫曾经对太阳光谱的吸收线作出了科学的解释。他认为吸收线是光球所发出的连续光谱，被太阳大气吸收而导致的一种现象，这一发现使得分光镜研究恒星的时代到来。在1864年，高色散度的摄谱仪出现，它观测恒星认证出了某些元素的谱线。在此基础之上，又根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度，到1885年，皮克尼首次开创用物端棱镜拍摄光谱的先河，并且对光谱进行了分类。之后天文学家通过对行星状星云和弥漫星云的研究，在仙女座的星云当中发现了许多新星。这些突破性的发现使得天体物理学不断向前发展，基尔霍夫曾经根据热力学的规律总结了太阳光谱的夫琅和费线的理论。由此断言太阳上存在着某些和地球上一模一样的化学元素，这个理论的提出也成为了理论天体物理学的一个重要开端。,
