تهتم علماء الفلك النظري بالعديد من المناطق في الكون، ومن بينها:
1- النجوم وتطورها وحياتها.
2- الثقوب السوداء والثقوب البيضاء والنجوم النيوترونية.
3- الكواكب والأجرام السماوية الأخرى.
4- الفيزياء الفلكية للمجرات والتجمعات النجمية.
5- الأشعة الكونية والتداخل الكوني.
6- الكون المبكر والبيج بانج.
7- الفيزياء الكونية المظلمة والطاقة الداكنة.
8- الفيزياء النسبية العامة والنظرية.
9- البحث عن الحياة في الكون وتطورها.
تهدف دراسة هذه المناطق إلى فهم أسرار الكون وتطوره ودوره في الكون وكذلك إلى تطوير النظريات الفلكية والفيزيائية.