(Fr.: astrodynamique; Du.: Astrodynamik; Eng.: astrodynamics), wetenschap die zich bezighoudt met de bewegingen van de hemellichamen in de ruimte, in het bijzonder van sterren in ons Melkwegstelsel.
Ook de studie van de bewegingen van planeten en kleinere leden van het zonnestelsel valt onder de astrodynamica, doch hiervoor gebruikt men bij voorkeur de term hemelmechanica.De term astrodynamica heeft in de laatste jaren een betekenisuitbreiding ondergaan; werd in de oudere literatuur (Eng.) nog veelal celestial mechanics (hemelmechanica) gebruikt, men gebruikt de term thans ook voor de recente sterke uitbreiding van de klassieke theorie der hemelmechanica tot de mechanica voor het berekenen van de banen van ruimtevaartuigen in ons zonnestelsel onder de invloed van de onderlinge aantrekkingskracht der hemellichamen, alsmede van de invloed der stuwkracht van de motor van een ruimtevaartuig op de baan. De klassieke theorie voor de relatieve beweging der hemellichamen werd geformuleerd in de 18de en 19de eeuw op basis van de gravitatietheorie van Newton door Lagrange, Laplace, Clairout, Tisserand, Delawnay, en Poincaré in Frankrijk, en verder uitgewerkt door Gauss en Encke. Sinds de lancering van de eerste kunstmaan in 1957 is de belangstelling voor deze tak van de mechanica sterk toegenomen, terwijl de theorie moest worden uitgebreid met nieuwe en meer verfijnde rekenmethoden.
De meeste astrodynamische problemen worden behandeld volgens een vast patroon. Dit omvat:
1. het kiezen van het meest geschikte assenstelsel;
2. het opstellen van de bewegingsvergelijkingen ten opzichte van dit assenstelsel; en tenslotte
3. de wiskundige uitwerking en oplossing van deze vergelijkingen.
De moeilijkheden zijn veelal in deze laatste bewerking gelegen. Moderne digitale rekenmachines zijn een onmisbaar hulpmiddel om de gecompliceerde berekeningen snel en nauwkeurig uit te voeren.