Fordi det er et veldig bredt felt, bruker astrofysikere kunnskap og metoder fra mange forskjellige felt innen fysikk, som mekanikk, elektromagnetisme, statistisk mekanikk, termodynamikk, kvantemekanikk, relativitetsteori, kjerne- og partikkelfysikk og atom- og molekylærfysikk. Moderne forskning innenfor astronomi krever et solid grunnlag innenfor fysikk.