Cet ouvrage résulte d'un cours dispensé pendant plusieurs années en DEA « Champs, particules, matière » à l'Université d'Orsay, consacré à l'étude de la matière nucléaire dense formée à l'intérieur de certaines étoiles massives ou, sur terre, par collisions nucléaires. Ce sujet, en forte évolution à l'heure actuelle, n'a que marginalement pénétré l'enseignement traditionnel de la physique nucléaire. Il s'agit de proposer au lecteur une analyse des méthodes et des outils utilisés. Les objectifs scientifiques de ce texte s'orientent dans trois directions principales : la physique de l'équation d'état nucléaire, celle des collisions nucléaires et enfin les problèmes de dynamique dans les systèmes complexes. Le livre présente un panorama aussi abordable que possible de la physique des collisions nucléaires, du point de vue théorique. Il s'adresse donc spécifiquement aux chercheurs du domaine et aux étudiants de troisième cycle qui abordent cette physique ou des domaines connexes, comme l'astrophysique nucléaire ou la physique des particules. Il peut cependant être abordé dès le second cycle, au moins dans ses aspects qualitatifs. Enfin, il sera lu avec profit par tous ceux qui s'intéressent au sujet.