Chemia w astronomii – dyscyplina badań zajmująca się, podobnie jak chemia „ziemska” badaniem przemian substancji.
Z powodu tego, że przemiany dotyczą innego poziomu organizacji materii – związki chemiczne na ziemi, w astronomii głównie przemiany jądrowe, choć reakcje chemiczne nie są pomijane – termin ten ma inne znaczenie dla chemików, a inne dla astronomów.
W astronomii, pojęcie chemia zwykle oznacza fizykę jądrową. Na przykład dla astronomów ewolucja chemiczna oznacza przemianę jednego pierwiastka w inny, dla chemików zaś, przemianą chemiczną jest przemiana bez zmian pierwiastka.
Astronomia stosuje też inną terminologię dotyczącą jąder atomowych, dla astronomów każdy pierwiastek oprócz wodoru i helu jest określany terminem pierwiastek ciężki lub metal. Np. węgiel i tlen są nazywane metalami, choć z chemicznego punktu widzenia nie są to metale.
Kiedy astronomowie chcą mówić o chemii w sensie ustalonym przez chemików, często używają przymiotnika molekularny.