Hoá học vũ trụ là khoa học nghiên cứu về các vật chất trong vũ trụ về phương diện hoá học. Thuật ngữ này dịch từ tiếng Anh "Cosmochemistry" là thuật ngữ ghép từ tiếng Hy Lạp κόσμς (nghĩa là "vũ trụ") và χημεία (nghĩa là "hoá học"). Khoa học này cũng còn được gọi là "chemical cosmology" (vũ trụ học hoá chất), nghiên cứu về thành phần hóa học của vật chất trong vũ trụ và các quá trình biến đổi các thành phần đó, là một nhánh của hóa học nghiên cứu thành phần hóa học và những thay đổi các chất trong vũ trụ. Nội dung nghiên cứu nói trên chỉ thực hiện được chủ yếu là nghiên cứu thành phần hóa học của thiên thạch cũng như các vật thể khác từ vũ trụ và kính thiên văn quang phổ trong hoặc ngoài phạm vi Hệ Mặt trời. Hoá học vũ trụ nghiên cứu về thành phần hóa học của vật chất trong vũ trụ và các quá trình dẫn đến các vật chất đó. Điều này được thực hiện chủ yếu thông qua nghiên cứu thành phần hóa học của thiên thạch và các mẫu vật lý khác. Bởi vì thiên thạch rơi xuống Trái Đất đều xuất phát từ thiên thể "cha mẹ" của nó, mà thiên thể "cha mẹ" có thể là một trong khối vật chất rắn đầu tiên ngưng tụ từ tinh vân mặt trời ban đầu, nên hoá học vũ trụ học nói chung, nhưng không chỉ quan tâm đến các vật thể thuộc hệ Mặt Trời, mà còn quan tâm nhiều đến các vật thể ngoài hệ.