Astrofyzika (dříve též kosmická fyzika) je vědní obor ležící na rozhraní fyziky a astronomie. Zabývá se fyzikou vesmíru, včetně fyzikálních vlastností (svítivost, hustota, teplota, chemické složení) astronomických objektů jako jsou hvězdy, galaxie a mezihvězdná hmota, jakož i jejich vzájemné působení.
V astrofyzice je velmi využívána počítačová simulace a počítačové modelování.
Astrofyzika studuje například vývoj vesmíru, vývoj hvězd.
Odborník v oblasti astrofyziky je astrofyzik.