★特殊恒星和致密天体

致密恒星，如白矮星，中子星，是一类特殊天体，获得它们的观测特征对理解特殊环境下的基本物理过程具有非常重要的物理意义。除此之外，它们还是银河系中的恒星演化过程的“示踪体”，对理解银河系的形成和演化过程非常重要。这个方向的研究包括余文飞研究员。

★恒星和行星物理

恒星、双星和行星等构成复杂的恒星系统。恒星的形成、结构和演化，双星演化与恒星-行星之间的相互作用，行星（系统）的形成和演化密切相关。系外行星的搜寻是观测天文学近年来的重要进展之一。这个方向的研究人员有特聘教授葛健。【参见行星物理】 

★星团

银河系中的星团分为疏散星团和球状星团两类。疏散星团是研究银河系中恒星年龄和金属丰度分布的定标天体。球状星团是理解恒星演化过程的天然实验室。这个方向的研究人员主要为陈力研究员。

★银河系的化学演化

由于银河系中的恒星可单独分辨和大样本统计，银河系是唯一可以进行详细的元素核化学演化研究的星系。该个方向的研究人员包括侯金良，常瑞香和尹君。

★星系的化学动力学结构

该方向主要通过化学动力学方法，利用IFU观测的数据，研究星系结构的形成和演化。