理论天体物理学的一个分支。它的主要内容是﹕研究恒星内部的物态﹐如温度﹑密度和压力等由中心至表面的分布情况﹔探讨恒星内部输送能量以及维持温度梯度的物理机制﹔确定能源和维持恒星不断辐射的核物理过程，推测恒星内部的化学成分和元素分布情况﹔根据获得的知识﹐研究恒星的演化和元素的合成。恒星是相当稳定的炽热气体球结构﹐处于流体静力学平衡状态﹐寿命在几百万年到上百亿年之间。研究恒星内部结构要求解质量﹑动量和能量守恒的三个联立微分方程和一个产能的微分方程。一般取向径为自变量﹐压力﹑质量﹑光度为因变量。在恒星内部﹐能量的传输主要是由辐射或对流两种机制来完成的。当辐射温度梯度超过绝热温度梯度时﹐解能量传输问题采用对流传能的微分方程﹔情况相反时﹐则采用辐射传能的微分方程。此外﹐还用物态方程联系压力﹑温度和密度。由热核反应确定的产能率也同温度，不透明度出现在辐射转移微分方程中﹐控制传能的快慢。不透明度是温度﹑密度和化学成分的函数。建立恒星内部结构模型﹐需采用数字积分方法。通常先假定恒星质量和化学组成为已知量。数字积分可分为核心积分和包层积分两部分。