Cơ học thiên thể là một nhánh của thiên văn học liên quan đến chuyển động của các thiên thể. Về mặt lịch sử, cơ học thiên thể áp dụng các nguyên tắc vật lý (cơ học cổ điển) vào các vật thể thiên văn, chẳng hạn như các ngôi sao và hành tinh, để tạo ra dữ liệu về thiên thạch. Là một lĩnh vực nghiên cứu về thiên văn học, cơ học thiên thể bao gồm các lĩnh vực phụ của cơ học quỹ đạo (chiêm tinh động lực học), liên quan đến quỹ đạo của vệ tinh nhân tạo và lý thuyết mặt trăng, liên quan đến quỹ đạo của Mặt trăng.