Cabang astronomi yang disebut astrofisika adalah pendekatan baru ke bidang kuno. Selama berabad-abad para astronom mempelajari gerakan dan interaksi matahari, bulan, planet, bintang, komet, dan meteor. Kemajuan teknologi telah memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari sifat dan struktur mereka.
Ahli astrofisika mengumpulkan partikel dari meteorit dan menggunakan teleskop di darat, di balon, dan di satelit untuk mengumpulkan data. Mereka menerapkan hukum kimia dan fisika untuk mengeksplorasi benda langit apa yang terdiri dan bagaimana mereka terbentuk dan berevolusi.
Spektroskopi dan fotografi, diadopsi untuk penelitian astronomi pada abad ke-19, biarkan para penyelidik mengukur kuantitas dan kualitas cahaya yang dipancarkan oleh bintang dan nebula (awan gas dan debu antarbintang). Itu memungkinkan mereka mempelajari kecerahan, suhu, dan komposisi kimiawi benda-benda semacam itu di ruang angkasa.
Penyelidik segera menyadari bahwa sifat-sifat semua benda langit, termasuk planet-planet tata surya, hanya dapat dipahami dalam hal apa yang terjadi di dalam dan di sekitar mereka. Kecenderungan ke arah penggunaan fisika dan kimia untuk menafsirkan pengamatan langit memperoleh momentum pada awal 1920-an, dan banyak astronom mulai menyebut diri mereka sebagai ahli astrofisika. Sejak tahun 1960-an bidang ini telah berkembang lebih pesat.
Bidang utama yang menarik saat ini — astronomi sinar-X, astronomi sinar-gamma, astronomi inframerah, dan astronomi radio — sangat bergantung pada rekayasa untuk pembangunan teleskop, wahana antariksa, dan peralatan terkait. Ruang lingkup pengamatan dan teori telah berkembang pesat karena kemajuan teknologi seperti radar elektronik dan unit radio, komputer berkecepatan tinggi, detektor radiasi elektronik, observatorium yang mengorbit Bumi, dan probe planetary jarak jauh.