Asteroseismologie - afgeleid van astēr (Grieks voor ster) en seismologie (leer der aardbevingen) - is een wetenschap die zich bezighoudt met het analyseren van de interne structuur van pulserende sterren. Dit gebeurt via analyse van het frequentiespectrum en de trillingen (oscillaties) van de ster, op dezelfde manier als dat seismologen het binnenste van de aarde onderzoeken.
De trillingen die bij asteroseismologie worden onderzocht, ontstaan door thermische energie die overgaat in kinetische energie. Dit proces is vergelijkbaar met wat er gebeurt in een warmtemachine. Deze manier van observeren is ook toepasbaar bij sterren die lastig op andere manieren te observeren zijn, zoals neutronensterren.
Asteroseismologie is nauw verbonden met helioseismologie, die zich enkel op de zon richt.
Een aantal ruimtemissies hebben onder andere asteroseismologie als doel: