Emner som studeres av teoretiske astronomer inkluderer også ulike aspekter av astrofysikk og plasmafysikk: stjernedynamikk og utvikling; hvordan galakser skapes og utvikles; universets storskalastruktur (fordelingen av materie i universet); opprinnelsen til kosmisk stråling; generell relativitetsteori, inkludert strengkosmologi eller astropartikkelfysikk.