Los temas estudiados por los astrofísicos teóricos incluyen:. Dinámica estelar y evolución; la formación de galaxias; magnetohidrodinámica; estructura a gran escala de la materia en el Universo; origen de los rayos cósmicos; la relatividad general y cosmología física, incluida la cosmología de cuerdas y la física de astropartículas.
La relatividad Astrophysical sirve como una herramienta para medir las propiedades de las estructuras a gran escala para los que la gravedad juega un papel importante en los fenómenos físicos investigado y como base para el agujero negro (astro) la física y el estudio de las ondas gravitacionales.
Algunos ampliamente aceptado y estudiado las teorías y modelos de la astrofísica, ahora se incluyen en el modelo Lambda-CDM son el Big Bang, la inflación cósmica, la materia oscura, la energía oscura y teorías fundamentales de la física.
Los agujeros de gusano son ejemplos de teorías que aún no se han comprobado.