物理宇宙学是天体物理学的分支，它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因，在人类历史的很长一段时期曾是形而上学的一部分。作为科学，宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为，物理宇宙学起源于二十世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测。 发展历程
二十世纪的科技进步使对宇宙起源的猜测成为可能。它也帮助建立了被绝大多数宇宙学家公认作理论和观测基础的大爆炸理论。（虽然职业宇宙学家认为大爆炸理论给观测以最好的解释，一些人至今仍在鼓吹另类宇宙学如等离子体宇宙学和稳恒态宇宙学。）大致来说，物理宇宙学处理的对象是宇宙中最大的物体（如星系，星系团，超团），最早形成的物体（如类星体）和几乎均匀的最早期宇宙（大爆炸，宇宙暴涨，微波背景辐射）。 宇宙学是比较特别的学科。它从粒子物理实验，粒子物理唯象学，甚至弦理论中汲取了许多结果。它的其他来源包括天体物理，广义相对论和等离子体物理的研究。 现代宇宙学是沿着观测和理论的辐辙发展起来的。1915年爱因斯坦提出了广义相对论。因为那时的物理学家有一种偏见，认为宇宙是静态的、无始无终的，爱因斯坦在他的方程中加入了一个宇宙学常数项。这个物质加宇宙学常数的稳恒态爱因斯坦宇宙模型是不稳定的，它最终总会膨胀或收缩。广义相对论的宇宙学解是由弗里德曼发现的，现在它被称为弗里德曼——罗伯森——沃克宇宙。它描写的是膨胀或收缩的宇宙。