分類
天體化學分為二大部份：觀天體化學和理論天體化學。
觀察
使用電磁譜作為天體化學的觀察手段。
無線電天文學：用波長大過幾毫米的電磁波研究幅射。諸如：無線電波通常由星際間的二氧化碳和塵云發出；宇宙微波幅射由大爆燃形成；脈沖星的光發生紅移，這種觀察都要求非常大的無線電望遠鏡。
紅外天文學：用紅外光研究幅射。一般用類似光學顯微鏡作紅外觀察。
光學天文學是最古老的天文學。最常用的儀器是配上電荷耦合器或譜儀的望遠鏡。大氣對光學觀察有些干擾，用改型光學和空間望遠鏡以得到最大可能清晰的圖象。在此波段內，可觀察到恒星；也可觀察到物理譜去剖析星，星體和星云的物理成分。
紫外，X-射線和伽馬射線天文學：研究能量高的的天體，如雙脈沖星，黑洞及其它這類幅射不易步入大氣層。可用二種方式觀察這類電磁譜：空間為基地的望遠鏡和以地為基地的切倫科夫空氣望遠鏡。
除電磁幅射外在月球能觀察極少從遠距離幅射來的物體信息。已構建了一些重力波觀察，但很難觀察重力波。也構建了中微子觀察。已初步研究了太陽的情況。也已觀察到有高能的宇宙射線粒子沖擊月球大氣層。
可在不同時標觀察，大多光學觀察在分到小時內。變化快過這段時間的則看不到。但歷史顯示一些物體在世紀和千年內變化。另一方面，無線電觀察可在微秒內（納秒脈沖星）或成年長（脈沖星減速研究）。不同時標所得到的信息也不同。
在天體研究中，研究太陽有便利之處。由于它比其它星的距離近?？捎貌煌绞接^察，了解較多。因而，從太陽所得的數據，可做為了解其它星的先導。
星怎樣變化，星體怎樣演變的項目是常把各類星放到赫羅圖（-）中模型化。在這圖中可見到代表恒星的狀態（從生成到戰敗）。天體的材量成分，常用波譜。無線電天文學。中微子天文學進行剖析。
理論
理論天體化學使用一些手段：包括剖析模型化和計算機數字模擬。都各有自己的優點。剖析模型化通常對不深入恒星內部時較有利。數字模擬可指示存在的現象和仍未聽到的效應。
理論天體化學努力去建造理論的模型和描繪出這種模型的結果。這有助于幫助觀察者找尋駁到模型的數據，或選擇模型。
理論也試圖用新數據去建造新模型或更正模型。在不一致情況下，通常是對模型做最少更改去適宜數據。一段時間內大量不一致的數據會造成舍棄模型。
理論天體化學研究的項目包括：星系動力學和演變；星體的產生；磁流體動力學；宇宙間大規格物質結構；宇宙射線的起源；廣義相對論和數學宇宙學；包括帶狀（）宇宙學和天體粒子化學。
天體化學中較廣泛接受的理論和模型包括：CDM大爆燃模型，宇宙膨脹論，黑物質k是什么單位天體物理，黑能量和化學的基本理論。蟲孔（)是現今還求證的理論事例。
歷史
歷史天體化學學主要借助唐代歷史記錄、古溫及古地質還原天體狀態，用于古生物學、地質學、考古學及部份天體化學學說的驗證上，這門學科近些年（2011年）來逐步成為天體化學當中一門重要的學科，有相當程度的實用性。
因為天體運動具有不可逆算性k是什么單位天體物理，天體撞擊會造成原有的軌道痕跡完全消失而未能進行逆估算，天體狀態的還原精確度一般只能回算到一定的年代為止，年代較久遠的逆運算只能透過古溫簡略估算月球軌道位置，用于恐怕地質年代當中的古溫及軌道影響。
考古學方面，年代在全新世以內的天文年代學近些年來成為相當重要的參考，使用于估算唐代氣候變化對于社會發展的影響幫助十分的大。諸如，唐代大暴雨的考證問題上，天文年代學及地質學成為最重要的參考根據。
