Astrofisika objektu astronomikoen eta fenomeno astronomikoen ikerketan fisikaren eta kimikaren metodoak eta printzipioak erabiltzen dituen zientzia da.[1][2] Diziplinaren sortzaileetako batek, James Keelerrek, zioen bezala, astrofisikak “zeruko gorputzen izaera zehaztu nahi du, espazioan duten kokapen edo higidurak baino gehiago: zer diren, non dauden baino”.[3] Azterturiko gaien artean ondoko hauek daude: Eguzkia (eguzki-fisika), beste izar batzuk, galaxiak, exoplanetak, izarrarteko ingurunea eta hondoko mikrouhin erradiazioa.[4][5] Objektu astronomiko horien igorpenen argitasuna, dentsitatea, tenperatura eta konposizio kimikoa aztertzen dira diziplina honetan, espektro elektromagnetikoaren zati guztietan zehar. Astrofisika oso gai zabala denez, astrofisikariek fisikaren diziplina askotako kontzeptuak eta metodoak aplikatzen dituzte, hala nola mekanika klasikoa, elektromagnetismoa, mekanika estatistikoa, termodinamika, mekanika kuantikoa, erlatibitatea, fisika nuklear eta partikulen fisika, eta fisika atomiko eta molekularra.
Praktikan, ikerketa astronomiko modernoak, askotan, fisika teoriko eta behatzailearen esparruetan lan handia egiten du. Astrofisikarien zenbait azterketa-eremu ondorengo hauek dira: materia ilunaren, energia ilunaren, zulo beltzen eta beste astro batzuen propietateak, eta baita unibertsoaren sorrera eta amaiera zehazteko saiakerak.[4] Astrofisikari teorikoek aztertzen dituzten beste gai batzuk dira: eguzki sistemaren sorrera eta garapena; izar-dinamika eta eboluzioa; galaxien eraketa eta eboluzioa; magnetohidrodinamika; unibertsoko materiaren eskala handiko egitura; izpi kosmikoen sorrera; erlatibitate orokorra, erlatibitate berezia, kosmologia kuantiko eta kosmologia fisikoa, korden kosmologia eta astropartikulen fisika barne.