天文地质学是应用天文学的研究方法、观测资料和研究成果，来探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的学科。它所研究的基本内容有：
（1）各种天文因素对地球地质发展的影响。这些天文因素包括：银河系运动、超新星爆发、太阳活动、太阳系天体（行星、小行星、彗星、陨石）、月球、地球旋转等。
地质记录可反映长达几十亿年发展过程，但它涉及的空间范围却极为有限。现代天文学有系统观测资料的时间却很短，只有几百年。因此，需要注意各种天文要素在地质时期是否有变化，如太阳光度、日地距离、月地距离、行星至太阳距离、太阳系至银心的距离、地球自转、公转、月球绕地球旋转、太阳系绕银心旋转等要素的变化。
（2）宇宙的各种物理场（引力、电磁波、宇宙线等）对岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的影响。万有引力把天地之间的引力和地球上物体之间的引力联系起来。在漫长的地质时期，引力常数可能是不“常”的。地球经常受到太阳风的影响，银河系的恒星风对地球亦可能产生作用，这些都对地球带来深远影响。
（3）深入研究地球的起源和早期演化规律。一些资料表明，地球、太阳、行星的形成大致是同时的。因而研究地球的起源、早期地球历史可以应用天文学研究星云演化过程的结果。
研究方法主要为：
（1）掌握与地质现象可能有关的天体运行的规律性和物理特性，例如天体运行的轨道要素、周期和有关频谱特性等；
（2）从地质记录中提取与天文因素有关的周期性和突发性变化的信息，这部分信息是现代天文观测中不能观测到的宝贵资料；
（3）把天文学与地质学两方面的成果进行对比，确定其相似程度，建立其联系的关系式，并对两者关系的成因机制进行探讨；
（4）应用宇航技术和方法，从宇宙空间对地球表面进行观测和分析；
天文地质学一经出现，就引起了很多学者的关注，近年来已取样了很大进展。
在国际上召开过两次大规模国际学术会议，其论文集刊于《大的小行星和彗星对地球撞击的地质解释》（1982）和《地球历史中全球灾变》（1990）两书中。1989年在英国、美国出版了《中国天文地质事件》一书，对我国学者80年代在这方面的研究成果进行了较为全面的论述。
80-90年代的另一动向是地质学家开始对地质体的周期（旋回、韵律）现象及其天文成因进行了研究。通过对微层理、显微层理等研究，发现与太阳活动、引潮力和地球轨道要素等有关，甚至可应用于地质年代学的建立。
总之，地质学研究在宇航时代将更多地应用天文和宇航研究的研究成果和资料，用于对地质现象的形成机制和成困解释，可以预见，天文地质学将有力地促进地质学的成长和发展，在理论概念上将更为完整和系统。