Aunque durante milenios la astronomía fue una disciplina exclusivamente observacional, el desarrollo de la ciencia a partir del siglo XVIII, y en especial de la física, hizo que ya en el siglo XIX comenzara a aplicarse la metodología de esta ciencia al estudio de los objetos celestes, pudiendo fijarse el inicio de la astrofísica en los estudios del espectro solar realizados por el científico alemán Joseph von Fraunhofer a principios del siglo XIX.

Actualmente la astrofísica es una de las ramas más importantes de la astronomía (que a su vez, al menos en España, se estudia en las facultades de física), investigando la composición, estructura y propiedades de los diferentes tipos de cuerpos que pueblan el universo, desde el Sol y las estrellas hasta el espacio profundo en todas sus categorías: materia interestelar, supernovas, nebulosas, galaxias, cuásares... y también a los planetas y cuerpos menores del Sistema Solar, aunque en este último caso es más preciso hablar de planetología.