Astroosakestefüüsika on füüsika haru, mis uurib füüsikaliste osakeste omadusi ja nende mõju astrofüüsikalistes ja kosmoloogilistes protsessides ning kosmiliste kiirtega seotud nähtustes. Astro-osakestefüüsika on küllaltki noor füüsikaharu, mis tegutseb osakestefüüsika, astrofüüsika ja kosmoloogia piirimail sageli kombineerides mõõtmis- ja vaatlustulemusi ning meetodeid kõigist neist valdkondadest. Astro-osakestefüüsika esiletõus 2000. aastate alguses oli seotud uute neutriino- ja tumeainega seotud eksperimentidega ning paljude uute kosmoseeksperimentidega. Valdkonna kiiret arengut soodustab asjaolu, et osakestefüüsikas tavapäraste kiirendieksperimentide maksumus on oluliselt suurenenud ja nende ehitamise aeg on pikenenud aastakümneteni. Seega on paljud osakestefüüsikud asunud otsima uusi füüsikanähtusi astrofüüsikalistest ja kosmoloogilistest protsessidest.
Astroosakestefüüsika muudab keeruliseks asjaolu, et antud valdkonnas tuleb sageli käsitleda koos väga erinevaid ja keerulisi matemaatilisi ning eksperimentaalseid uurimismeetodeid. Teooria poolelt hõlmab see nii kvantväljateooria, statistilise füüsika kui üldrelatiivsusteooria. Eksperimendid varieeruvad maa-alustest eksperimentidest (IceCube, Xenon1T jt) ja suurtest komposiitteleskoopidest maapinnal (CTA, SKA jt) kuni kosmoseeksperimentideni (Fermi, Planck, AMS02 jt).