Astrochemija yra mokslo sritis, tirianti erdvėje esančius atomus ir molekules bei tarp jų vykstančias reakcijas. Šio tipo tyrimai leidžia mokslininkams daugiau suprasti, kaip susidaro planetos ir žvaigždės. Nors anksčiau buvo manoma, kad žvaigždės ir planetas supančiose erdvėse nieko nėra, dabar pripažįstama, kad randama daugybė molekulių. Kai kurie iš jų yra žinomi Žemėje, pavyzdžiui, vandenilis, o kitos cheminės medžiagos egzistuoja tik kosmose. Manoma, kad astrocheminiai molekulių elgesio kosmose tyrimai gali suteikti užuominų apie gyvybės Žemėje kilmę.
Ankstyvieji astronomai naudojo teleskopus, kurie galėjo matyti tik tuos objektus, kurie skleidžia šviesą matomame spektro diapazone. Vėliau mokslininkai išsiaiškino, kad erdvėje esantys objektai taip pat gali skleisti elektromagnetinę spinduliuotę iš kitų, nematomų spektro dalių, įskaitant mikrobangų, infraraudonųjų, ultravioletinių, gama, rentgeno ir radijo bangas. Astrocheminių tyrimų metoduose naudojami specialūs radijo teleskopai, skirti aptikti radijo bangas, kurias skleidžia dujos ir žvaigždės. Iš jų gauta informacija derinama su kitų instrumentų ir teleskopų išvadomis, apimančiomis kitas spektro sritis, siekiant susidaryti išsamų kosmoso chemijos vaizdą.
Astrochemijos studijų pažanga buvo padaryta atsiradus teleskopams, kurie nėra tik Žemėje, nes ne visi skirtingi elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgiai gali keliauti per Žemės atmosferą. Matoma šviesa pasiekia Žemės paviršių, leidžia debesys, taip pat radijo bangos, kai kurios mikrobangos ir infraraudonoji spinduliuotė. Ultravioletiniai ir rentgeno teleskopai turi būti išdėstyti erdvėje, nes ozonas sugeria tokio tipo spinduliuotę. Gama spinduliai gali būti aptikti palydoviniais prietaisais arba kartais pagal pokyčius, kuriuos jie daro sąveikaudami su Žemės atmosfera.
Atlikus astrocheminius dulkių tarp žvaigždžių tyrimus, buvo atpažinta daug skirtingų molekulių ir išanalizuoti procesai, paskatinę jų atsiradimą. Milžiniškų dulkių debesų kosmose astrochemijos analizė ir jų palyginimas su molekulinėmis reakcijomis Žemėje leidžia mokslininkams suprasti, kaip vystėsi Žemės chemija. Sudėtingesnių cheminių struktūrų formavimosi procesų tyrimai turėtų padėti geriau suprasti chemiją, susijusią su planetų ir žvaigždžių kūrimu. Astrochemijos mokslininkai taip pat tiria sudėtingų molekulių, kuriose gausu anglies, kūrimą, panašių į sausumos gyvybės formas, kurios galėtų padėti suprasti, kaip prasidėjo gyvybė Žemėje. Jei šios sudėtingos molekulės galėtų atsirasti erdvėje, atrodytų labiau tikėtina, kad gyvybė egzistuoja ne Žemėje.