استناداً الى الارصاد الحديثة و النماذج الرياضية الكونية المتقدمة التي وضعت لدراسة تطوره المبكر، فأن عمر الكون يقدر بحوالي 13.8 مليار سنة. علم الكون مجال بحثي يختص بدراسة تطور الكون وتركيبه.

في القياسات الكبيرة، تبدو المادة في الكون موزعة بشكل موحد. وبسبب هذه الكثافة والتركيب الموحدين تقريباً ، يبدو الكون متشابهاً تقريباً في أي مكان (متجانس) وفي كل اتجاه (متساوي الخواص).

بسبب السرعة المحدودة للضوء، لا نرى أبداً الأجسام كما هي الآن، بل كما كانت في الماضي. يمكننا فقط رؤية الشمس كما كانت قبل ثماني دقائق تقريباً، لأن ضوء الشمس يستغرق حوالي ثماني دقائق للوصول إلينا. نرى مجرة أندروميدا كما كانت قبل حوالي 2.5 مليون سنة، لان ضوءها يستغرق كل هذا الوقت للوصول إلى الأرض. لهذا السبب، ما يرصده الفلكيون هو الماضي دائماً، وصولاً الى 13.8 مليار سنة مضت. وعليه فإن رصد الأجسام الفلكية على مسافات مختلفة يمنحنا معلومات مهمة عن تاريخ الكون. وبما ان الكون له نفس الخصائص في كل مكان (بصورة عامة). فأن هذه العملية توفر ادلة قيمة عن تاريخنا.

بما أن الضوء ينتقل في الفضاء بسرعة محددة، ولا يمكن أن يكون قد بدأ رحلته الا بعد مرحلة الانفجار العظيم، هذا يعني بأن هناك مناطق بعيدة في الكون لا يمكننا رصدها حتى الان. والسبب في ذلك هو ببساطة أن الضوء من تلك المناطق لم يكن لديه الوقت الكافي للوصول إلى أجهزة الكشف الخاصة بنا على الأرض. يمكننا أن نرى فقط الأشياء التي تقع داخل منطقة معينة تسمى "الكون المرئي"، والتي تضم جميع الأجسام التي كان لضوءها الوقت الكافي للوصول إلينا. يستطيع الفلكيون رصد الأجسام الموجودة في اطراف هذه المنطقة، والتي تظهر لنا بالشكل الذي كانت عليه في لحظة بدأ الكون.

النجوم، الهواء الذي نتنفسه، أجسادنا وكل ما نراه من حولنا يتكون من ذرات، الذرات نفسها تتكون من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. هذا ما يسمى بالمادة الباريونية، وهي ما نتفاعل معه في حياتنا اليومية. وتبين الأدلة الرصدية أنها لا تمثل سوى حوالي 5٪ من إجمالي المادة في الكون. في الواقع ، يتكون الكون بشكل رئيسي من شكل غير معروف من الطاقة يعرف باسم الطاقة المظلمة (حوالي 68 ٪) ، وشكل غير عادي من المادة يسمى المادة المظلمة (حوالي 27٪). تعتبر دراسة طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة مجالاً نشطاً للبحث، وخاصة من خلال رصد تأثيرها على المادة الباريونية.

تظهر أدلة الرصد أن الكون يتوسع بمعدل متسارع، والذي يُنسب إلى الطاقة المظلمة. مع توسع الكون بطريقة منهجية على نطاقات كبيرة، تتحرك العناقيد المجرية بعيداً عن بعضها البعض. في النماذج الحديثة، تزداد المسافات بين العناقيد المجرية بما يتناسب مع نفس عامل المقياس العالمي. تظهر بيانات الرصد أنه كلما كانت المجرة أبعد، كلما كانت أسرع في الابتعاد عنا (قانون هابل). سيجد المراقبون الافتراضيون في المجرات الأخرى نفس الشيء.لا تتأثر الأنظمة التي يوجد بينها ترابط، مثل العناقيد المجرية، ومجموعات المجرات المرتبطة بجاذبيتها الداخلية، أو المجرات نفسها، بالتمدد الكوني. داخل العناقيد والمجموعات المجرية، يمكن أن تدور المجرات الفردية حول بعضها البعض، أو يمكن أن تكون في مسار تصادمي مع بعضها البعض. من الجدير بالذكر ان مجرتنا مجرة درب التبانة في مسار تصادمي مع مجرة أندروميدا.

التوسع الكوني يؤثر على خصائص الضوء في الكون. يتزايد الانزياح نحو الأحمر للضوء الواصل إلينا من المجرات البعيدة كلما زادت سرعة ابتعاد هذه المجرات. تحدث هذه الظاهرة بسبب أن موجة الاشعاع القادم إلينا يزداد طولها نسبياً بسبب حركة النجوم في الإبتعاد عنا. لهذا السبب لا يمكن رصد المجرات البعيدة إلا في مدى الأشعة تحت الحمراء أو الراديوية، وفي ان يصل إلينا إلاشعاع المايكروي الكوني (في الغالب) في مدى الاشعة المايكروية.

اجريت العديد من الاختبارات لمعرفة ما إذا كانت قوانين الفيزياء، مثل القوانين التي تحكم الجاذبية والديناميكا الحرارية والكهرومغناطيسية، هي نفسها على الأرض وفي الكون البعيد. حتى الآن، جميع هذه الاختبارات تشير إلى أن القوانين الأساسية للفيزياء تنطبق في جميع أنحاء الكون.

الانزياح نحو الأحمر للكون في القياسات الكبيرة يصل الى مئات ملايين السنين الضوئية. الكون يشبه شبكة ثلاثية الأبعاد تشبه الإسفنجة التي تحتوي على خيوط وفراغات، والتي يطلق عليها الفلكيون "الشبكة الكونية". تحتوي الخيوط والألواح على ملايين المجرات. تمتد هذه التراكيب الضخمة ( الخيوط والألواح ) على مدى مئات الملايين من السنين الضوئية وعادة ما تكون سماكتها عشرات ملايين السنين الضوئية. تشكل الخيوط والألواح حدوداً حول الفراغات، والتي يبلغ قطرها بحدود مئات ملايين السنين الضوئية ، وتحتوي على عدد قليل جداً من المجرات.

أقدم إشعاع كهرومغناطيسي الذي ينبعث من ابعد المناطق في الكون التي يمكن رصدها هو اشعاع الخلفية الكونية المايكروي. إنه الأثر المتبقي من الكون المبكر الحار والكثيف، يحتوي على معلومات عن بداية تكوين الكون، عندما كان عمر الكون يبلغ حوالي 380،000 سنة. اشعاع الخلفية الكونية المايكروي يسمح لنا بقياس الخصائص الرئيسية للكون ككل مثل: كمية المادة المظلمة، المادة الباريونية والطاقة المظلمة التي تحتويها، هندسة الكون، ومعدل توسعه الحالي. اشعاع الخلفية الكونية المايكروي يبين لنا أن الكون متساوي الخواص تقريبا وبالتالي يقدم أيضاً أدلة غير مباشرة على التجانس.

وفقاً لأفضل الأدلة المتوفرة لغاية الان، كل المادة والطاقة التي نراها حولنا كانت موجودة في حجم أصغر من الذرة قبل 13 مليار سنة. من هذه المرحلة ذات الكثافة ودرجة الحرارة العالية توسع الكون إلى حالته الحالية. تُعرف هذه المرحلة المبكرة الساخنة والكثيفة بأسم الانفجار العظيم، ويشار إلى النماذج التي تصف الكون المتوسع باسم لامدا CDM (حيث ترمز لامدا إلى مكون الطاقة المظلمة للكون ، و(CDM - Cold Dark Matter) للمادة الباردة المظلمة). على عكس الانفجارات العادية، حيث تقذف المادة إلى حيز فارغ كان موجودا من قبل، كانت جميع المساحة المتاحة مليئة بالمادة منذ البداية، ولكن متوسط ​​كثافة المادة انخفض منذ ذلك الحين. منذ أن تشكلت المجرات، كان متوسط المسافات بينها يتزايد باستمرار. يقدم نموذج الانفجار العظيم العديد من التنبؤات القابلة للاختبار حول عالمنا الحالي، والتي تم تأكيد معظمها باستخدام بيانات الرصد.