Kosmokimya və ya kimyəvi kosmologiya, kimyanın astronomiya və astrofizika qovşağında sahəsi olub, kosmik cisimlərin tərkibini, kimyəvi elementlərin kainatda yayılması və paylanması qanunlarını öyrənən elmdir.

Kosmokimya əsasən maddələrin atom-molekul qarşılıqlı təsir səviyyəsində "soyuq" proseslərini tədqiq edir. Digər hadisələri — kosmosda "qaynar" nüvə proseslərini (maddələrin plazma halını), nukleogenoz — ulduzların daxilində elementlərin əmələ gəlmə proseslərini isə fizika öyrənir.

Kosmonavtikanın inkişafı kosmokimya üçün yeni imkanlar yaratdı. Aydan götürülmüş torpaq nümunələri əsasında süxurlar tədqiq edildi. Avtomatik buraxılan kosmik aparatlar Günəş sisteminin digər planetlərinin, asteroidlərin və kometlərin səthində və atmosferində olan maddələri və onların mövcudolma şəraitini öyrənməyə imkan verdi.

Ulduzlararası məkanda və göy cisimlərinə bir çox elementin cüzi qatılıqda atom və molekulları, bəzi minerallar (kvars, silikatlar, qrafit və s.) aşkar olunmuşdur. Günəş qazlarından H, CO, NH₃ , O₂, N₂, S şüalanma ilə tarazlıq şəraitində sadə və mürəkkəb üzvi maddələrin sintezi aparılır.