ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ การประยุกต์ใช้ทฤษฎีและเทคนิคของฟิสิกส์สมัยใหม่กับดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์รวมถึงการศึกษาดวงอาทิตย์และดาวอื่นๆ ดาวเคราะห์ ดาวหาง เนบิวลา และจักรวาลโดยรวม เป็นสาขาวิชาดาราศาสตร์ที่สำคัญ ครอบคลุมทุกสาขา ยกเว้นสาขาวิชาดาราศาสตร์เพียงไม่กี่สาขา
หนึ่งในเทคนิคหลักที่ใช้ในดาราศาสตร์ฟิสิกส์คือสเปกโทรสโกปี ในสเปกโทรสโกปี แสงจะกระจายเป็นสเปกตรัม จากนั้นจึงวิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อกำหนดคุณสมบัติต่างๆ ของแหล่งกำเนิดแสง ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมของดาวฤกษ์สามารถใช้กำหนดองค์ประกอบทางเคมี อุณหภูมิ สภาพพื้นผิว และสมบัติทางแม่เหล็กของดาวได้
นอกจากแสงแล้ว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ยังศึกษารูปแบบอื่นๆ ของการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุท้องฟ้า การสังเกตรังสีอินฟราเรดและคลื่นวิทยุสามารถทำได้จากพื้นผิวโลก แต่รังสีรูปแบบอื่น เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ ถูกชั้นบรรยากาศของโลกปิดกั้นไว้ และสามารถศึกษาได้ด้วยเครื่องมือที่พาขึ้นไปในชั้นบรรยากาศสูงเท่านั้นหรือ วางไว้ในวงโคจรของโลก
ดาราศาสตร์ฟิสิกส์เริ่มขึ้นในช่วงหลังของศตวรรษที่ 19 ด้วยการศึกษาสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ ด้วยการพัฒนาทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 จึงมีความก้าวหน้าอย่างมากในการทำความเข้าใจธรรมชาติของสเปกตรัม เนื่องจากมีการค้นพบหรือเข้าใจหลักการทางกายภาพต่างๆ มากขึ้น จึงถูกนำมาใช้ในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ตัวอย่างเช่น การค้นพบปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนรวมกันและก่อตัวเป็นอะตอมฮีเลียม ปล่อยพลังงานออกมา เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับแหล่งพลังงานในดาว และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้ช่วยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อย่างมากในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่มีมวลมหาศาลและในการอธิบายโครงสร้างของจักรวาลโดยรวม
