天文与天体物理研究部支持天体物理前沿重要领域的研究，涵盖系外行星/恒星、高能与多信使天体物理、星系与宇宙学等领域，包括理论/计算、观测及实验室天体物理。
目前，研究部重点研究领域包括：
- 星系与宇宙学：星系演化、宇宙大尺度结构、宇宙学
- 高能与相对论天体物理：致密天体（黑洞、中子星、白矮星）、引力波、粒子天体物理
- 系外行星与恒星：系外行星的发现与表征（含大气研究）、行星系统动力学与形成、恒星物理
- 等离子体天体物理：实验室天体物理、高能量密度等离子体
研究部还与粒子与核物理研究部在粒子天体物理、暗物质探测等基础物理前沿领域协同攻关。现有资源包括DESI、PFS、SKA及阿里原初引力波探测（AliCPT）等国际项目的观测数据使用权。正在青海建设一架4米光谱望远镜JUST（预计2026年首光），用于研究暂现源、宇宙学及系外行星。李政道研究所参与EHT（事件视界望远镜）、LHAASO（高海拔宇宙线观测站）、SWGO（南半球广延大气簇射观测站）等高能天体物理项目。计算资源包括研究部本地集群（384节点）、交大"π2.0"高性能计算集群（26240节点）及"思源马克-I"集群（59904节点）。
Some of the resources include the data access of DESI, PFS, SKA and the AliCPT CMB experiment. SHTDLC participates in several high-energy astrophysics’ projects such as EHT, LHASSO and SWGO. Available computing resource is the division’s local cluster (384 nodes).
天文研究部与交大天文系设有访问学者项目，每年组织专题研讨会与国际会议，营造活跃的学术氛围。研究部每年资助若干"李政道博士后"，并设立多项项目博士后岗位。