Космохи́мия (греч. κόσμος, kósmos, «вселенная» и греч. χημεία, khemeía, «химия») или Хими́ческая космоло́гия — область химии, изучающая химический состав материи во Вселенной и процессы, которые привели к этому составу[1]. Космохимия исследует преимущественно «холодные» процессы на уровне атомно-молекулярных взаимодействий веществ, в то время как «горячими» ядерными процессами в космосе — плазменным состоянием вещества, нуклеосинтезом (процессом образования химических элементов) внутри звёзд занимается астрофизика. Космохимия в первую очередь ставит задачи изучения химического состава объектов Солнечной системы, в частности метеоритов, первых тел, сконденсировавшихся из ранней солнечной туманности. Астрохимия (молекулярная астрофизика, раздел науки на стыке астрофизики и химии)— изучает химические реакции между атомами, молекулами и зернами пыли в межзвездной среде, включая фазы образования звезд и планет, а также взаимодействие атомов и молекул с космическим излучением.
Становление и развитие космохимии прежде всего связаны с трудами Виктора Гольдшмидта, Г. Юри, А. П. Виноградова. Норвежец Виктор Гольдшмидт в период 1924—1932 годы впервые сформулировал закономерности распределения элементов в метеоритном веществе и нашёл основные принципы распределения элементов в фазах метеоритов (силикатной, сульфидной, металлической). В 1938 году Виктор Гольдшмидт и его коллеги на основе анализа нескольких земных и метеоритных образцов составили список «космического изобилия»[2], положив начало космохимии.
Американский физик Гарольд Юри, которого называют «отцом космохимии»[1], в 1950-е — 1960-е годы провёл много исследований, которые привели к пониманию химического состава звёзд.
До второй половины XX века исследования химических процессов в космическом пространстве и состава космических тел осуществлялись в основном путём масс- спектрометрии Солнца, звёзд, отчасти внешних слоёв атмосферы планет. Единственным прямым методом изучения космических тел был анализ химического и фазового состава метеоритов. Развитие космонавтики открыло перед космохимией новые возможности непосредственного исследование пород Луны в результате забора образцов грунта. Автоматические спускаемые аппараты сделали возможным изучение вещества и условий его существования в атмосфере и на поверхности других планет Солнечной системы и астероидов, в кометах (см. Список первых посадок на небесные тела). Все первенства в этой области в середине XX века принадлежали СССР, а в конце XX и начале XXI вв. — США, ЕС и Японии.
В 1960 году американский физик, масс-спектрометрист Джон Рейнольдс путем анализа короткоживущих нуклидов в метеоритах определил, что элементы Солнечной системы образовались раньше, чем сама Солнечная система, что положило начало установлению временной шкалы процессов ранней Солнечной системы[3].