核天体物理是核物理和天体物理的交叉学科，主要研究宇宙中各种化学元素及其同位素合成的过程和丰度分布以及核过程产生的能量对恒星结构及演化的影响。核天体物理一直是物理学研究的前沿与热点，关于元素起源及恒星的演化仍有大量难题有待破解。2002年美国国家研究委员会报告中的21世纪的最重要11个物理学前沿研究课题，位列第三的就是从铁到铀的重元素是如何合成的。