分类
天体化学分为二大部份：观天体化学和理论天体化学。
观察
使用电磁谱作为天体化学的观察手段。
无线电天文学：用波长大过几毫米的电磁波研究幅射。诸如：无线电波通常由星际间的二氧化碳和尘云发出；宇宙微波幅射由大爆燃形成；脉冲星的光发生红移，这种观察都要求非常大的无线电望远镜。
红外天文学：用红外光研究幅射。一般用类似光学显微镜作红外观察。
光学天文学是最古老的天文学。最常用的仪器是配上电荷耦合器或谱仪的望远镜。大气对光学观察有些干扰，用改型光学和空间望远镜以得到最大可能清晰的图象。在此波段内，可观察到恒星；也可观察到物理谱去剖析星，星体和星云的物理成分。
紫外，X-射线和伽马射线天文学：研究能量高的的天体，如双脉冲星，黑洞及其它这类幅射不易步入大气层。可用二种方式观察这类电磁谱：空间为基地的望远镜和以地为基地的切伦科夫空气望远镜。
除电磁幅射外在月球能观察极少从远距离幅射来的物体信息。已构建了一些重力波观察，但很难观察重力波。也构建了中微子观察。已初步研究了太阳的情况。也已观察到有高能的宇宙射线粒子冲击月球大气层。
可在不同时标观察，大多光学观察在分到小时内。变化快过这段时间的则看不到。但历史显示一些物体在世纪和千年内变化。另一方面，无线电观察可在微秒内（纳秒脉冲星）或成年长（脉冲星减速研究）。不同时标所得到的信息也不同。
在天体研究中，研究太阳有便利之处。由于它比其它星的距离近。可用不同方式观察，了解较多。因而，从太阳所得的数据，可做为了解其它星的先导。
星怎样变化，星体怎样演变的项目是常把各类星放到赫罗图（-）中模型化。在这图中可见到代表恒星的状态（从生成到战败）。天体的材量成分，常用波谱。无线电天文学。中微子天文学进行剖析。
理论
理论天体化学使用一些手段：包括剖析模型化和计算机数字模拟。都各有自己的优点。剖析模型化通常对不深入恒星内部时较有利。数字模拟可指示存在的现象和仍未听到的效应。
理论天体化学努力去建造理论的模型和描绘出这种模型的结果。这有助于帮助观察者找寻驳到模型的数据，或选择模型。
理论也试图用新数据去建造新模型或更正模型。在不一致情况下，通常是对模型做最少更改去适宜数据。一段时间内大量不一致的数据会造成舍弃模型。
理论天体化学研究的项目包括：星系动力学和演变；星体的产生；磁流体动力学；宇宙间大规格物质结构；宇宙射线的起源；广义相对论和数学宇宙学；包括带状（）宇宙学和天体粒子化学。
天体化学中较广泛接受的理论和模型包括：CDM大爆燃模型，宇宙膨胀论，黑物质k是什么单位天体物理，黑能量和化学的基本理论。虫孔（)是现今还求证的理论事例。
历史
历史天体化学学主要借助唐代历史记录、古温及古地质还原天体状态，用于古生物学、地质学、考古学及部份天体化学学说的验证上，这门学科近些年（2011年）来逐步成为天体化学当中一门重要的学科，有相当程度的实用性。
因为天体运动具有不可逆算性k是什么单位天体物理，天体撞击会造成原有的轨道痕迹完全消失而未能进行逆估算，天体状态的还原精确度一般只能回算到一定的年代为止，年代较久远的逆运算只能透过古温简略估算月球轨道位置，用于恐怕地质年代当中的古温及轨道影响。
考古学方面，年代在全新世以内的天文年代学近些年来成为相当重要的参考，使用于估算唐代气候变化对于社会发展的影响帮助十分的大。诸如，唐代大暴雨的考证问题上，天文年代学及地质学成为最重要的参考根据。
