Việc nghiên cứu các hoá chất được tìm thấy trong vũ trụ, gồm sự thành tạo, tương tác và phá huỷ của chúng, được gọi là hoá học vũ trụ (Astrochemistry). Các chất đó thường được tìm thấy trong các đám mây phân tử, dù chúng có thể xuất hiện trong những ngôi sao nhiệt độ thấp, sao lùn nâu và các hành tinh. Hoá học vũ trụ (Cosmochemistry) là việc nghiên cứu các hoá chất được tìm thấy bên trong Hệ mặt trời, gồm cả các nguồn gốc của các nguyên tố và các biến đổi trong các tỷ lệ đồng vị. Cả hai lĩnh vực này đều có sự trùng lặp trong phương pháp thiên văn học và hoá học.