研究小行星運動規律的理論。小行星是太陽系中圍繞太陽運行的，品質介於大行星和流星之間而又不屬於彗星的一類天體。小行星沿橢圓軌道圍繞太陽運動，其狀態可用六個軌道根數加以描述；傾角I、近日點角距ω和升交點黃經Ω三個根數確定軌道在空間的方位（見行星）；半長徑a和偏心率e確定軌道的大小和形狀；平近點角MM確定小行星在軌道上的位置。由於行星攝動等多種因素影響定律，小行星的軌道在不斷變化。
理論基礎 小行星的運動受牛頓萬有引力支配，在太陽中心引力作用下，遵循開普勒的行星運動定律。在精密研究中，還必須考慮其他行星及月球等天體的攝動力影響，以及廣義相對論的後牛頓改正。天體力學的定性方法、分析方法和數值方法都在小行星運動的研究中得到應用和發展。由於小行星的偏心率和傾角往往較大，由C.F.高斯、J.F.恩克、J.C.亞當斯和科威耳發展起來的數值積分方法在小行星的精密定軌、星歷表計算和運動性質的研究中得到瞭極為廣泛的應用。
主帶小行星 第一顆小行星谷神星是G.皮亞齊在1801年元旦之夜發現的，至2002年上半年獲得正式編號的小行星已超過瞭35 000顆。這些小行星中的絕大部分運行於火星和木星軌道之間的主帶當中，小行星運動受到木星的強烈影響，表現出復雜的共振特性。早在1867年D.柯克伍德就發現主帶小行星的分佈存在空隙，這些空隙出現在木星和小行星的平運動（平均角速度）成簡單整數比，因而發生平運動共振的區域，如1/2、2/5、1/3的區域，這些空隙叫作柯克伍德空隙。另外，一些發生平運動共振的區域，如1/1、3/4、2/3的區域，小行星又出現密集。對這一現象的研究促進瞭天體力學共振理論的發展。20世紀70年代以來，C.D莫裡、J.威斯登和M.J.霍爾曼等人用分析、數值和映射方法對小行星分佈進行研究，取得瞭關於小行星的運動特性、共振結構和混沌帶的很多成果。與木星成1/1平運動共振的兩群小行星，分別屬於希臘群和特洛央群，它們分別聚集在木星軌道上木星前後各60°的地方。這兩個與太陽和木星構成等邊三角形的位置是限制性三體問題的兩個特解，叫作拉格朗日平動點。這兩群小行星又統稱為特洛央群，迄今已發現的該群成員超過1 200顆。日本科學傢平山青次在1918年提出，小行星按照軌道半長徑和偏心率或半長徑和傾角有成族趨向，屬於同族的小行星可能有共同的起源。迄今已找出瞭1 000多個這樣的小行星族。
柯伊伯帶小行星 主帶之外還有小行星。G.P.柯伊伯等人在1950年提出，海王星軌道外的外太陽系空間中可能殘留著大量太陽系形成時留下的星子。1977年發現的咯戎(Chiron)運行於主帶之外的土星與天王星之間。1992年8月，D.傑韋特等發現瞭第一顆運行於海王星軌道之外的小行星1992QB1，迄今發現的這類天體已經有550顆。直徑超過100千米的這類天體的數目估計在35 000顆以上。這個區域被稱為柯伊伯帶，其中的小行星被稱為柯伊伯帶天體(KBO)。柯伊伯帶是主帶以外又一個小行星密集的地方。前面說過，大部分主帶小行星處於與木星的平運動共振中。與此類似，觀測表明相當多的柯伊伯帶天體，特別是半長徑小於42天文單位的天體，處於與海王星的平運動共振中。A.冒比戴裡和R.馬爾霍特拉等人，對海王星和小行星的平運動比值為3/2的共振帶作瞭許多有價值的研究。
近地小行星 鄰近地球的小行星叫作近地小行星(NEA)，是近地天體(NEO)的一部分。近地天體還包括一部分彗星。按照軌道半長徑a，近日距q=a(1－e)和遠日距Q=a(1+e)，可以把近地天體分類成阿登型(a＜1，Q＞0.98)，阿波羅型(a＞1，q＜1.02)和阿莫爾型(a＞1，1.02＜q＜1.38)三個類型。阿登、阿波羅和阿莫爾分別是發現於1976年和1932年的3顆典型軌道的近地小行星。迄今已發現的近地小行星接近1 900顆。據舒梅克的估計，直徑在100米以上的近地小行星約有565 000顆，直徑在1千米以上的也有2 000顆。有的近地小行星還進一步深入到水星軌道以內，到達非常接近太陽的地方，如阿波羅小行星伊卡魯斯和法厄同。研究表明，有的主帶小行星在大行星長期共振的作用下會演變成近地小行星。
近地小行星中備受關註的一類叫作潛在威脅小行星(PHA)。具體是指今後200年內會非常接近地球軌道（800萬千米以內），直徑在200米以上，與地球相撞足以造成大范圍甚至全球性危害的那些小行星。迄今發現的潛在威脅小行星已有410顆。為瞭保衛地球安全，各國天文學傢致力於近地天體，特別是潛在威脅小行星的搜索和監測。比較大的搜索項目有：美國新墨西哥天文臺的LINEAR計劃，夏威夷天文臺的NEAT計劃，基特峰天文臺的SPACEWATCH計劃和中國國傢天文臺的SCAP計劃等。紫金山天文臺的盱眙觀測站和近地天體探測望遠鏡的主要科學目標就是搜索和監測近地天體，特別是潛在威脅小行星。