该课程将物理学的广泛应用结合到多种天体物理现象的研究中，如恒星形成、黑洞演化及宇宙膨胀等。学生将学习描述时空、物质和能量相互关系的理论物理基础，同时通过天文学的观测证据建立宇宙理论模型。主要学习内容包括系外行星、星系、宇宙学、恒星及恒星演化、广义相对论和高能天体物理等。第一、二年学习核心内容，为毕业物理学家建立坚实基础，并可根据兴趣在物理课程间调整（如本课程、其它物理相关课程、本科、硕士等，以求发展方向最适宜）。最后一年需完成大型毕业项目和模块广泛选择。培养实验、数学与计算能力，以及强大的问题解决、分析与批判性思维能力，高度适合物理及天体物理等相关领域职业发展。课程提供业界实习和海外交流选项。