Hóa học thiên thể là môn khoa học nghiên cứu về sự phong phú và phản ứng của các phân tử trong vũ trụ và sự tác động qua lại của chúng bằng bức xạ. Môn nghiên cứu này là sự giao thoa giữa hóa học và thiên văn học. Thuật ngữ astrochemistry có thể được sử dụng cho hệ Mặt Trời và trung gian giữa các vì sao. Nghiên cứu về sự phong phú của các yếu tố và tỷ lệ đồng vị trong các vật thể của hệ Mặt Trời như là các thiên thạch cũng có thể được gọi là hóa học vũ trụ; nghiên cứu về các phân tử và nguyên tử giữa các vi sao và tác động qua lại của chúng bằng bức xạ thỉnh thoảng được gọi là vật lý học thiên thể phân tử. Mô thức, sự sáng tạo nguyên tử và hóa học các cuộc tiến hóa và sự tất yếu của các mây khí gas phân tử là thuộc về mối quan tâm đặc biệt bởi vì chính từ các đám mây này, hệ Mặt Trời được tạo hình.