С начала 60-х годов в центре интересов Я.Б. Зельдовича
астрофизические проблемы. Его работы легли в основы новой
области науки — релятивистской астрофизики. Он исследовал
процессы взаимодействия вещества и излучения на ранних стадиях
расширения горячей Вселенной. Им предсказано существование
первичных черных дыр. В звездной астрофизике основополагающими
являются его работы по физическим процессам в окрестности черных
дыр. Я.Б. Зельдович создал теорию образования крупномасштабной
структуры Вселенной.