現代天文學通過天體運動、牛頓引力現象、引力透鏡效應、宇宙大尺度結構的形成和微波背景輻射的觀測結果表明，暗物質可能存在於大量的星系、星團和宇宙中，其質量遠大於宇宙中所有可見天體的總和。
結合宇宙微波背景輻射的各向異性觀測和標準宇宙學模型(λλCDM模型)，可以確定暗物質占所有物質總質量的85%，占宇宙總質量能量的26.8%。人們普遍認為暗物質是由“弱相互作用大質量粒子”(WIMP)組成的。
天文學家Kapteyn首次提出“暗物質”可能存在。1922年，他提出可以通過恒星系統的運動來間接推斷恒星周圍的不可見物質。1932年，天文學家賈諾特研究了太陽系附近恒星在暗物質中的運動。然而，它未能就暗物質的存在得出結論。1933年，天體物理學家FritzZwicky利用光譜紅移測量了熊座中每個星系相對於星團的速度。