理论天体物理学的一个分支学科，主要研究发生在宇宙天体上的高能现象和高能过程。这里的高能现象或高能过程一般是指下述两种情形：①所涉及的能量同物体的静止质量相对应的能量来比，不是一个可忽略的小量；②有高能粒子或高能光子参与的现象或过程。二十世纪六十年代以来,随着类星体、脉冲星、宇宙X射线源、宇宙γ射线源等的相继发现，空间技术和基本粒子探测技术在天文观测中的广泛应用，以及高能物理学对天体物理学的不断渗透，对宇宙中高能现象和高能过程的研究便日益活跃起来。
宇宙中的高能现象和高能过程是多种多样的，超新星爆发、星系核的活动和爆发、天体的 X射线和γ射线辐射、宇宙线和中微子过程（见中微子天文学）等都是明显的例子。此外，在某些天体上，例如类星体和脉冲星等，也有一些高能过程。它们都是高能天体物理学的研究对象。高能天体物理学已经取得一些重要的研究成果，主要表现在以下几个方面：①对于在恒星上可能发生的中微子过程作了开创性的研究，发现光生中微子过程、电子对湮没中微子过程以及等离子体激元衰变中微子过程等，对晚期恒星的演化有重要的影响；②对太阳中微子的探测发现实验值与理论值有较大的差距；③关于超新星的爆发机制，提出了一种有希望的理论；④超新星爆发可能是宇宙线的主要源泉；⑤在宇宙线中探测到一些能量大于 1020 电子伏的超高能粒子，中国科学院原子能研究所云南站在1972年发现一个可能是质量大于1.8×10-23 克的荷电粒子；⑥发现星系核的爆发现象和激烈的活动现象；⑦1973年发现宇宙γ射线爆发，1975年又发现宇宙X射线爆发,二者是七十年代天体物理学的重大发现；⑧对超密态物质和中子星的组成、物态和结构作了相当深入的研究。
