Astrodynamika – dział astronautyki zajmujący się ruchem i orbitami sztucznych obiektów kosmicznych (np. sztuczny satelita, sonda kosmiczna). Podwaliny pod tę dziedzinę złożyli, między innymi: Johannes Kepler, Isaac Newton, Konstantin Ciołkowski.
Astrodynamika, stosując narzędzia matematyki i fizyki, planuje, modeluje i oblicza ruch obiektów w przestrzeni kosmicznej, ich trajektorie i orbity.
Dziedzina kluczowa w eksploracji przestrzeni kosmicznej, w tym misji międzyplanternych, w szczególności w kontroli położenia i utrzymaniu łączności misji kosmicznych.