Fizik kosmologi, salah satu cabang astronomi, merupakan salah satu pengajian struktur berskala besar bagi alam semesta dan mempelajari persoalan-persoalan asas tentang pembentukan danperkembangan. Kosmologi merangkumi pengajian gerakan jasad samawi dan sebab pertama. bagi sejarah manusia, ia juga merupakan cabang metafizik. Kosmologi sebagai sains telah dipelopori oleh prinsip Copernicus, yang menyatakan bahawa jasad samawi mematuhi hukum fizik yang sama seperti di bumi, dan mekanik Newton, yang mula-mula membolehkan kita memahami pergerakan itu. Ia kini dikenali sebagai mekanik samawi. Fizik kosmologi, seperti yang difahami kini, bermula dengan pembangunan teori Albert Einstein terhadap kerelatifan am pada abad kedua puluh dan cerapan astronomi yang lebih baik terhadap objek yang terlampau jauh kini membantu perkembangan bidang ini.Kemudahan pada abad kedua puluh membolehkan kita untuk mengagak asal-usul alam semesta dan membolehkan saintis menubuhkan teori Letupan Besar sebagai teori kosmologi yang merintis segalanya, yang kini diterima oleh ahli kosmologi sebagai asas kepada teori dan cerapan mereka. Walaupun beberapa orang pengkaji masih memegang kepada kosmologi alternatif, tetapi secara amnya kosmologi profesional bersetuju bahawa Letupan Besar adalah penerangan tebaik bagi cerapa-cerapan terkini. Fizik kosmologi boleh dikatakan berurusan dengan objek terbesar alam semesta (galaksi, kelompok dan superkelompok), objek terjauh yang paling awal terbentuk (kuasar) dan alam semesta yang awal, apabila keadaan hampir homogen (letupan besar yang panas, pengembungan kosmik dan sinaran gelombang mikro kosmik latar belakang).Kosmologi agak luar biasa dalam fizik kerana bergantung kepada ujikaji ahli fizik zarah, dan kajian fenomenologi hingga ke teori tali; dari kajian ahli astrofizik; dari kajian kerelatifan am; dan dari fizik plasma. Maka, kosmologi menyatukan fizik pada struktur terbesar dalam alam semesta hinggalah ke fizik struktur terkecil dalam alam semesta.