由于天文物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常需要应用很多不同的学术领域，像经典力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等等。天文物理实验数据大多数是依赖观测电磁辐射获得。比较寒冷的星体，像星际物质或星际云会发射无线电波。大爆炸后，经过红移，遗留下来的微波，称为宇宙微波背景辐射。研究这些微波需要用到非常大的无线电望远镜。太空探索大大地扩展了天文学的疆界。由于地球大气层的干扰，红外线、紫外线、伽马射线和X射线天文学必须使用人造卫星在地球大气层外做观测实验