天体力学（てんたいりきがく、Celestial mechanics または Astrodynamics）は天文学の一分野であり、ニュートンの運動の法則や万有引力の法則に基づいて天体の運動と力学を研究する学問である。
位置天文学と並び天文学の古典部門もしくは古典天文学と呼ばれ、「天文学の近代部門」あるいは「近代天文学」と呼ばれる天体物理学と対比されることが多いが、「古典部門」という意味は今日この分野がまったく意味を持たないというのではなく、むしろ現在においても欠くことのできない天文学研究の基礎であるといえる。事実、今日の天文学者でも古在由秀や堀源一郎といった天体力学を専攻する研究者は多く存在する。
天体力学では従来、月や惑星といった太陽系内の天体を研究対象としてきたが、近年では星団や銀河といった恒星系を質点系と捉えてその運動や力学を研究することも増えている。このような研究分野を特に恒星系力学 (stellar dynamics) と呼ぶ。
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