Astrofizika je veja astronomije, ki analizira lastnosti in interakcije kozmoloških objektov na podlagi znanega fizikalnega zakona. Izraz je rahlo zavajajoč, saj mora biti vsak, ki se ukvarja z astronomijo, vešč tudi fizike. Lahko rečemo, da je to področje zelo podobno področji astronomije in kozmologije.
Dve glavni deli na tem področju sta opazovalna in teoretična astrofizika. Eksperimentalna astrofizika ne obstaja, ker so lestvice in predmeti, ki jih opazujemo, veliko preveliki ali daleč, da bi lahko eksperimentirali s sodobno tehnologijo. Ker svetloba potrebuje čas, da potuje do nas na Zemlji, so najbolj oddaljena področja vesolja pravzaprav okna v starodavno vesolje, ko je bilo vesolje veliko gostejše in bolj energično. Ker se to področje včasih ukvarja s teorijami zgodnjega, kompaktnega vesolja, se lahko močno prekriva s fiziko delcev, ki zagotavlja napovedi, kako bi se materija obnašala v starodavnem vesolju.
Astrofiziki so znani po preučevanju pojavov, kot so črne luknje, galaksije, superjate, nevtronske zvezde, kvazarji, veliki pok, temna snov in energija, kozmične strune, evolucija zvezd, kozmično mikrovalovno sevanje ozadja in mnogi drugi. Kozmos je dobro prizorišče za preučevanje čiste fizike, ker na tako velikih lestvicah postane določena vrsta elementov, ki sestavljajo objekte, manj pomembna, bolj splošne spremenljivke, kot sta masa in hitrost, pa imajo prednost. Včasih se to področje imenuje »preučevanje zelo velikega in zelo majhnega«.
Astrofiziki so prispevali številne pomembne vpoglede v razumevanje vesolja človeštva. Napovedali so verjetno starost vesolja, velikost vesolja, ki ga je mogoče opazovati, koliko časa bo Sonce zdržalo, preden izčrpa jedrsko gorivo, običajnost črnih lukenj in drugih eksotičnih nebesnih teles, kako je izgledalo vesolje pred milijardami let. , povprečna temperatura medzvezdnega ali medgalaktičnega prostora, oblike galaksij in način porazdelitve snovi po opazovanem vesolju. Astrofizika se vedno razvija in ustvarja nove vpoglede v strukturo vesolja.