En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques allant de 10 à 100 particules par décimètre (Un décimètre (symbole dm) vaut 10-1 = 0,1 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....) (ou litre). Généralement ce gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) est composé approximativement de 90% d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et de 10% d'hélium ; les autres éléments, ce que les astronomes appellent des " métaux ", ne sont présent que sous forme de traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...). Encore plus exceptionnellement, des molécules complètes ont été observées dans l'espace interstellaire (la plus grosse molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) rapportée est du glycoaldéhyde, une molécule de 8 atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...), détectée dans Sagitarrius B2 par le radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour...) de 12m de Kitt Peak).
Le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre...) est habituellement divisé en trois phases, selon la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) du gaz : très chaud (millions de kelvin), chaud (milliers de kelvin) et froid (dizaines de kelvin). Ce modèle en trois phases a été développé par Chris McKee et Jerry Ostriker dans un article publié en 1977 et qui servit de base aux études menées pendant les 25 années qui ont suivi. Les proportions relatives de ces phases est encore matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) à discussion dans les cercles scientifiques.
Les principaux sujets d'étude du milieu interstellaire sont : les nuages moléculaires, les nuages interstellaires, les régions HII, les rémanents de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...), les nébuleuses planétaires ainsi que d'autres structures diffuses.
Le milieu interstellaire demeure encore aujourd'hui un sujet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) complexe, tant au niveau de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) que de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) qui s'y déroulent. De plus en plus, les études réalisées prennent en compte ces deux aspects pour tenter d'expliquer les abondances des éléments observées dans le milieu interstellaire. Parmi ces thématiques de recherche, on peut citer les modèles de chocs de David Flower et Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Pineau des Forets et les modèles de dissipation de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) turbulente de Edith Falgarone.