Vật lý hạt thiên văn là một nhánh của vật lý hạt chuyên nghiên cứu các hạt cơ bản có nguồn gốc thiên văn và mối quan hệ của chúng trong vật lý thiên văn và vũ trụ học. Nó là một lĩnh vực nghiên cứu tương đối mới đang nổi lên tại điểm chung của vật lý hạt, thiên văn học, vật lý thiên văn, vật lý phát kiến, thuyết tương đối, vật lý chất rắn, và vũ trụ học. Một phần được thúc đẩy bởi những phát hiện của các dao động neutrino, lĩnh vực này đã nhanh chóng phát triển cả về lý thuyết và thực nghiệm, kể từ đầu năm 2000.