Рекомбинационные радиолинии, образующиеся при переходах между высоковозбуждёнными состояниями атомов, были обнаружены в СССР в 1964 году методами радиоастрономии. Было установлено, что в условиях космической разрежённости атомы могут существовать при уровнях возбуждения порядка 1000 и размерах атомов порядка 0,1 мм, а спектр космического излучения содержит множество РРЛ во всем диапазоне радиоволн.
В монографии обобщены результаты исследования РРЛ, подтверждающие тесную связь физики и астрономии. Рассмотрены процессы, определяющие ширину и интенсивность РРЛ, и основные закономерности физики высоковозбуждённых атомов. Объяснены причины того, что уровни возбуждения порядка 1000 являются предельными для атомов в Галактике.
Значительная часть монографии посвящена применению РРЛ в астрономии, в основном в исследованиях межзвёздной среды. Показаны возможности РРЛ в определении физических условий в областях HII, планетарных туманностях, звёздных оболочках, в холодных облаках межзвёздной среды. РРЛ позволяют также найти в Галактике распределение ионизованной и нейтральной материи, обилие гелия, оценить интенсивность космических лучей. Приведено много конкретных данных, включая наблюдения РРЛ от внегалактических объектов. В приложении даны частоты РРЛ, методы и программы различных расчетов и другие дополнительные материалы.