在廣義相對論或其他新引力理論框架下建立的天體運動和自轉理論。天體力學的新研究領域。天體力學是在牛頓力學（包括萬有引力定律）基礎上建立起來的，於1825年奠基成完整的學科。
發展歷史 U.-J.-J.勒威耶在1846年用天體力學理論計算而發現海王星，標誌著此學科的可靠性。但就在勒威耶任巴黎天文臺臺長間，他在整理大行星長期觀測資料時，於1859年發現水星星近日點進動速率有偏差，計算值比觀測值每百年小38″。後在1882年，S.紐康通過更長時間的更精確觀測研究，肯定瞭此偏差，並訂正為43″。在排除瞭各種可能因素後，就斷定問題在牛頓力學本身。
A.愛因斯坦提出廣義相對論後，於1916年用它計算出水星近日點進動速率，正好比牛頓力學的計算結果每百年多43″，符合觀測結果，而且後來計算的金星、地球、火星的結果，也符合觀測。這就肯定廣義相對論更符合天體運動實際。1938年，愛因斯坦等人完成多體問題的後牛頓運動方程，即EIH方程，開始建立更精確的後牛頓天體力學，這是相對論天體力學的前身。直到20世紀50年代，有關天體運動和形狀的絕大多數課題，用牛頓天體力學已能解決。
隨著觀測精度不斷提高，很多課題所需的精度已超過牛頓力學水平，建立以廣義相對論為基礎的天體運動和形狀理論，已提到議事日程。第一個提出的人是俄羅斯的勃隆別格，他在1972年出版的天體力學著作的書名就是《相對論天體力學》。他在書中提出瞭此學科的定義和主要內容。由於是用俄文出版，在國際上影響不大。後在國際天文學聯合會主持下，於1985年召開瞭相對論天體力學的專題討論會，此學科在會上得到公認，並引起廣泛重視。勃隆別格將《相對論天體力學》一書充實內容後，於1991年用英文出版，成為此學科的代表作。相對論天體力學主要內容為：
後牛頓天體力學 主要內容有：愛因斯坦等人的EIH方程；為討論和檢驗廣義相對論和其他新引力理論，威耳等人在1981年完成瞭參數化後牛頓方法（簡稱PPN）；1991～1994年，法國人達穆爾、德國人索費兒和中國人須重明共同完成的DSX理論體系等。
高階後牛頓二體問題 設c為光速，含c−2的項稱為一階後牛頓（簡稱1PN）項；含c−4的稱2PN項；含c−5的稱2.5PN項；依次類推。準到1PN項二體問題已解決；準到2PN項二體問題已能列出運動方程，證明為可積，但未進一步研究；2.5PN二體問題同引力波聯系，討論和應用較充分。更高階的二體問題尚未涉及。
相對論天文參考系 研究廣義相對論框架下天文學各種參考系的精確定義和實現方法，是天體力學和天體測量學的共同領域。
相對論恒星系統動力學 用相對論或其他新引力理論研究雙星（特別是脈沖雙星和X射線雙星）、星團、星系等的動力學課題。