1930年，瑞士的天文学家兹威基（Fritz Zwicky）在观察星系团（由相互之间有一定力学联系的若干个星系集聚在一起组成的星系集团）的时候发现了一个奇怪的现象，有些星系的运动速度远远超过了它所在的星系团本身的逃逸速度。
1970年左右，人们又发现了另外一个现象，即星系外围物质的运动规律与星系旋转曲线相悖。星系旋转曲线，是指星系中不同位置的天体绕星系中心运动的速度遵循「越靠近太阳，速度越快，越远离太阳，速度越慢」的规律。我们可以根据万有引力定律推算出星系在不同位置的预期速度。
这个现象再次指向了此前的猜测——在星系的黑暗区域，很可能存在着大量物质，提供了某种引力，加快了其它天体的运动速度。
既然我们相信暗物质的存在，或者说希望它存在，那么它到底是什么样的东西呢？目前，我们对暗物质的理论定义是：通过天文观测推断出来的可能存在于宇宙中的一种不可见物质。这就是把它叫做「暗物质」的原因。
天体物理学家现在正在尝试观察暗能量的影响，这种能量大概占了全宇宙能量的70%。但它并不是宇宙中唯一的黑暗物质：它大约有25%是由一种完全独立的物质组成，这种物质被称为暗物质。
暗物质对望远镜和肉眼不可见，它不吸收也不释放可见光（或者任何形式的电磁辐射），但是它的引力效应在星系和单个星团中尤为明显。尽管暗物质已经被证实研究难度特别大，许多科学家推测它可能是由亚原子（一种与构成我们周围物质完全不同的东西）组成的。
理论上说，地球附近包括我们周围也应该有暗物质。根据天文学家的测量，一个立方厘米，就是我们一个手指头这么大的空间里面，暗物质的质量大概等同0.3个氢原子，如果我们把整个地球的暗物质收集起来，总共不到一公斤，所以暗物质对我们的生活几乎没有任何影响。
暗物质是已知物质的5倍还要多，因此，星系之所以可以形成，完全是需要暗物质的帮助，如果没有了暗物质，星系中的那些天体沿着切线飞出去。因此，宇宙诞生的早期就有暗物质了，正是在暗物质的引力作用下，才逐渐形成了星系，才有了银河系，有了太阳系。
