Forskningen på institutionen för astronomi och teoretisk fysik fokuserar på materians struktur, från de minsta till de största skalorna. Institutionen har tre underenheter: teoretisk partikelfysik, beräkningsbiologi och biologisk fysik samt Lunds observatorium. Inom teoretisk partikelfysik studerar vi materians minsta beståndsdelar och hur dessa växelverkar med varandra. Vi jobbar med fenomenologi, från datorsimuleringar av partikelkollisioner vid hög energi till fysik som går bortom standardmodellen. Inom beräkningsbiologi och biologisk fysik bygger vi modeller av makromolekyler och levande system, och undersöker biologiska processer genom att tillämpa maskininlärning och statistiska metoder. Forskningen vid Lunds observatorium har som ett gemensamt fokus uppkomsten och utvecklingen av Vintergatan och dess beståndsdelar. Vi studerar observationellt och teoretiskt stjärnpopulationer, exoplaneter och svarta hål, supernovor och gammablixtar.