天体化学学()既是天文学的一个主要分支，也是数学学的分支之一，它是借助数学学的技术、方法和理论来研究天体的形态、结构、物理条件、化学组成和演变规律的学科。
天体化学学分为：太阳化学学、太阳系化学学、恒星化学学、恒星天文学、行星数学学、星系天文学、宇宙学、宇宙物理、天体演物理等分支学科。另外，射电天文学、空间天文学、高能天体化学学也是它的分支。
用数学学的技术和技巧剖析来自天体的电磁幅射，可得到天体的各类化学参数。按照这种参数运用数学理论来阐述发生在天体上的化学过程，及其演化是实测天体化学学和理论天体化学学的任务。
天体上发觉的个别独特现象也能启发和促进现代数学学的发展天体物理理论，一些天体所具有的极端条件和宇宙环境为数学学提供了极好的天然实验室。而理论化学学中的幅射、原子核、引力、等离子体、固体和基本粒子等理论，为研究类恒星、宇宙线、黑洞脉冲星、星际尘埃、超新星爆发奠定了基础。
天体化学学是研究宇宙的化学学，这包括星系的化学性质（光度，密度，湿度，物理成份等等）和恒星与星系彼此之间的互相作用。应用数学理论与技巧阐述星体结构、恒星演变、太阳系的起源和许多跟宇宙学相关的问题。
天体化学学涉及的领域广泛，天文数学学家一般应用不同事科的方式，包括热学、电磁学、统计热学、量子热学、相对论、粒子化学学等进行研究。
随着近代跨学科的发展，其与物理、生物、历史、计算机、工程、古生物学、考古学、气象学等学科混和，天体化学学大小分支大概三百到五百门主要专业分支，成为数学学当中最前沿的庞大领导学科，是推动近代科学及科技重大发展的前导科学，同时也是历史最悠久的古老传统科学。
测量仪器
天体化学实验数据大多数是依赖观测电磁幅射获得。比较冷的恒星，像星际物质或星际云会发射无线电波。大爆燃后，经过红移，遗留出来的微波，称为宇宙微波背景幅射。研究这种微波须要特别大的无线电望远镜。
因为月球大气层的干扰，红外线、紫外线、伽马射线和X射线天文学必须使用人造卫星在月球大气层外做观测实验。
光学天文学一般使用改装电荷耦合器件和波谱仪的望远镜来做观测。因为大气层会干涉观测数据的品质，还必须配备调适光学系统，或使用太空望远镜，能够得到最优良的影像。在这卷积里，星体的可见度十分高。借着观测物理频谱，可以剖析星体、星系和星云的物理成分。
不仅宇宙线的粒子侦测、陨石的实验室剖析、宇宙飞行器对太阳系天体的实地取样和剖析，以及尚在努力探求中的引力波观测之外，关于天体的信息都来自电磁幅射。天体化学仪器的作用是对电磁幅射进行搜集定位、变换和剖析处理。电磁幅射的搜集和定位是由望远镜(包括射电望远镜)来实现的。
从幅射的连续谱可以判定幅射的机制，还可以获知天体的表面水温；从早型星的巴耳末系限上的跳变，可以获知天体的表面压力；由UBV对焦系统也可简略地确定星体的光度和气温值。从线谱可以获得更多的信息：视向速率、电子体温、电子密度、化学组成、激发气温端流速率。对双星的观测研究，可以得到天体的直径、质量和光度等重要数据。研究脉动变星的光变周期与光度之间的关系，可以确定天体的距离。
理论模型
理论天体化学学家的工具包括剖析模型和计算机模拟。天文过程的剖析模型经常能使学者更深刻地理解内中奥妙；计算机模拟可以突显出一些特别复杂的现象或效应。
大爆燃模型的两个理论栋梁是广义相对论和宇宙学原理。因为太初核合成理论的成功和宇宙微波背景幅射实验否认，科学家确定大爆燃模型是正确无误。学者又成立了ΛCDM模型来解释宇宙的演进，这模型囊括了宇宙膨胀（）、暗能量、暗物质等等概念。
幅射转移理论是解释已知星象的有力工具，并且还可以预言仍未观测到的天体和星象。以幅射转移理论为基础构建的星体大气理论，以热核聚变概念为基础发展上去的元素合成理论、恒星内部结构理论和天体演变理论，乃是理论天体化学学的基础。
研究人员
理论天体化学学家及实测天体化学学家分别饰演这门学科当中的两大主力研究者，二者专业分工。理论天体化学学家一般饰演大胆假定的研究者，理论不断推陈出新，对于数据的验证关心程度较低，假定程度太高时，常常会演弄成伪科学，通常都是天体化学学研究者当中的激进人士。
实测天体化学学家一般本身精通理论天体化学，在相当程度上来说也有能力自行发展理论，饰演当心求证的研究者，一般是化学实证主义的秉持者，只相信观测数据，时常对理论天体化学学所提出的假说进行证伪或否认的活动，通常都是天体化学学研究者当中的保守人士。
研究对象
太阳是离月球近来的一颗普通星体。对太阳的研究，经历了从研究它的内部结构、能量来源、化学组成和静态表面结构，到使用多波段电磁幅射研究它的活动现象的过程。太阳风的影响才能为我们直接体会。日地关系密切，所以研究有关月球的科学，必须考虑太阳的诱因。
对行星的研究是天体化学学的一个重要方面。近二六年来，对慧星的研究以及对行星际物质的分布、密度、温度、磁场和物理组成等方面的研究，都取得了重要成果。随着空间侦测的进展，太阳系的研究又成为最活跃的领域之一。
二百多年来，关于太阳系的起源和演变问题已提出四十多种学说，但至今还没有一个学说被觉得是建立的而被普遍接受。近三六年来这方面有了很大进展，大多数天文学家赞同的星体演物理说是所谓的“弥漫说”，但也有少数人觉得星体是由超密物质转化而成的。
特殊星体更是多种多样：造父变星的光变周期为1～50天，光变幅为0.1～2个星等；长周期变星的光变周期为90～1000天，光变幅为2.5～9个星等；天龙座RR型变星的光变周期为0.05～1.5天，光变幅不超过1～2个星等；双子座T型变星光变不规则各类各样的星体，为研究星体的产生和演变规律提供了样品。另外，天体上特殊的化学条件，在月球上常常并不具备，借助天彰显象探求化学规律，是天体化学学的重要职能。
通过多年研究，人们对银河系的整体图象以及太阳在银河系中的地位，有了比较正确的认识。银河系的半径为十万光年，厚两万光年。通过对银河系星体集团的研究，构建和否认了星族和银河系次系等概念。对银河系自转、旋臂结构、银核和银晕也进行了大量研究。
河外星系与银河系属于同三天体层次。星体按形态大致分为五类：漩涡星体、棒旋星体、透镜型星体、椭圆星体、不规则星体。按星体的质量大小，又可分为矮星体、巨星系、超球星系，它们的质量依次约为太阳的一百万到十亿倍、几百亿倍和万亿倍以上。同银河系一样，星体也由星体和二氧化碳组成三、五个、十来个、几十个因而成百上千个星体组成星体集团，称星体群、星系团。
理学家一般饰演大胆假定的研究者，理论不断推陈出新，对于数据的验证关心程度较低，假定程度太高时，常常会演弄成伪科学，通常都是天体化学学研究者当中的激进人士。
实测天体化学学家一般本身精通理论天体化学，在相当程度上来说也有能力自行发展理论天体物理理论，饰演当心求证的研究者，一般是化学实证主义的秉持者，只相信观测数据，时常对理论天体化学学所提出的假说进行证伪或否认的活动，通常都是天体化学学研究者当中的保守人士。
2000年7月由高等教育出版社出版的图书《天体化学学》，作者是李宗伟、肖兴华。本书主要介绍了在旧版天体化学学的基础上编撰的新版天体化学学的改变。
《天体化学学》是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系变革计划”的研究成果，是“面向21世纪课程教材”和普通高等教育“九五”国家科委重点教材。《天体化学学》作者在主持出席“天文学专业教学内容和课程体系变革研究”项目工作的基础上，用现代的观点对其1992年编撰出版的“普通天体化学学”一书的内容和体系结构进行考量、选择和组织，重新编撰产生了新版的“天体化学学”。《天体化学学》内容分为总论、天体化学中的幅射过程、天体化学观测方式和天体化学量的测定、太阳化学、恒星的结构和演变、致密星、星际物质、银河展、河外星系、宇宙学等10章。与原书相比，《天体化学学》内容中：加入和反映了大量20世纪90年代天体化学学的最新资料和最新进展；尽量降低有关较繁的理论推论；强化了河外星系和活动星体核的内容；重新撰写宇宙学内容，愈发突出和加强基本概念；编入大量的习题。《天体化学学》主要适用对象为：高等高校数学系、天文学系学院生、研究生以及化学和天文专业的研究人员。