根据现代观测和最新的宇宙早期演化模型，宇宙的年龄约为138亿年。宇宙学是研究宇宙的演化和其结构的研究领域。

在最大尺度上（大约大于3亿光年），宇宙中的物质似乎是均匀分布的。由于其密度和结构几乎均匀，在任何位置（均匀）和每个方向（各向同性），宇宙的外观都几乎相同。

由于光速有限，我们从不能看到物体现在的样子，而是只能看到物体过去的样子。我们只能看到大约八分钟前的太阳，因为来自太阳的光大约需要八分钟才能到达地球。我们看到的仙女座星系大约来自250万年前，因为它的光需要很长时间才能到达地球。就像这样，天文学家一直在观察过去，甚至可以追溯到138亿年前。也正因如此，观察各种距离的天体为我们提供了一个宇宙历史的横截面。而平均而言，宇宙在所有地方都具有相同的属性，因此该横截面提供了有关我们自己历史的宝贵线索。

由于光在太空中以有限的速度传播，我们尚无法观测到宇宙的遥远区域。原因很简单，这些区域的光还没有足够的时间到达地球上的探测器。我们只能看到位于“可观测宇宙”内的物体，这个区域囊括了所有发出的光有足够时间到达我们的物体。十分有趣的是该区域边界附近的那些非常远的物体。我们现在看到的还是它们在宇宙诞生时的样子

恒星、我们呼吸的空气、我们的身体以及我们周围看到的一切均由原子组成，而原子本身由质子，中子和电子组成。这些我们日常生活中接触到的东西被称为重子物质。观测证据表明，它们仅占宇宙总成分的5％。实际上，宇宙主要由未知的能量（称为“暗能量”，约68％）和不寻常的物质（称为“暗物质”，约27％）组成。科学家在积极研究这些所谓的“暗能量”和“暗物质”的性质，特别是观察它们与重子物质间的相互作用。

观测证据表明，由于暗能量的作用，宇宙正在加速膨胀。随着宇宙在大尺度上以相同的方式扩张，星系团们在彼此远离。在现代模型中，星系团之间距离的增长都与通用比例因子成一定比例。观测数据表明，一个星系离我们越远，它远离我们的速度就越快（哈勃-勒梅特定律）。在其他星系中的外星人（假如存在）看来，也是相同的结果。束缚系统（例如星系团、受自身引力约束的星系群、或星系本身）不受宇宙膨胀的影响。在星系团和星系群中，单个星系可以相互绕转，也可以彼此碰撞。银河系和仙女星系便是一个碰撞的例子。

宇宙膨胀影响着宇宙中光的性质。星系距离我们越远，我们接受到的光红移便越强。这种宇宙学红移可以直接理解为随着宇宙标度因子的增加，光的波长也会增加，就像被拉长了一样。这就是为什么我们只能在红外或无线电波段中观察到遥远的星系，以及只能在微波范围内探测到宇宙微波辐射。

人们已经进行了许多测试来检验物理定律（例如，重力、热力学和电磁学的定律）在地球和遥远的宇宙中是否相同。到目前为止，所有这些测试都表明物理学的基本定律适用于整个宇宙。

对宇宙的大规模红移巡天显示，在大约几亿光年的大尺度上，宇宙类似于一个三维的由纤维和巨洞构成的海绵网，，因此被天文学家称为“宇宙网”。宇宙网的丝状和片状结构中包含着数百万个星系。这些大型结构的宽度超过数亿光年，通常厚达数千万光年。丝状和片状结构在巨洞周围形成边界，直径约为一亿光年，仅包含非常少量的星系。

我们可以观察到的最古老的电磁辐射是从宇宙中最远的区域发出的，那就是宇宙微波背景辐射。它是炽热而稠密的早期宇宙遗留下来的痕迹，包含着宇宙仅有大约380,000岁时的信息。宇宙微波背景使我们能够测量整个宇宙的主要特征：暗物质、重子物质和暗能量的含量，宇宙的几何形状及其当前的膨胀率。宇宙微波背景表明宇宙几乎是各向同性的，因此也为其均匀性提供了间接证据。

根据迄今为止最好的证据，我们周围看到的所有物质和能量在130亿年前都聚集在一个比原子还小的空间里。宇宙从这种密度、温度极高的阶段（大爆炸阶段）扩展到现在的状态。LambdaCDM是用于描述正在扩展的宇宙的模型，其中Lambda代表宇宙的暗能量部分，而CDM代表冷暗物质。宇宙大爆炸并不是像一个真正的爆炸一样将物质扔到之前就存在的空白空间。而是从一开始，所有的可用空间便都充满了物质，随着空间的扩大，平均物质密度一直在下降。自从星系们形成以来，它们之间的平均距离一直在增加。“大爆炸”模型对我们当前的宇宙做出了许多可检验的预测，其中大部分已通过观测数据得到证实。