暗物质是为解释某些观测与理论不匹配而提出的理论假设，无法通过肉眼观测到具体位置，却可以通过引力所感知。现代天文学可以通过多种途径来验证暗物质的存在，如天体动力学、引力透镜效应、微波背景辐射等观测结果均可证明暗物质存在于星系、星团乃至宇宙的结构中。
某些天文学研究里，如果研究结果与现有引力理论相离，均可通过暗物质存在的合理性得到解释。实验表明，暗物质仅存在于宇宙的引力作用里，不参与其他相互作用力。通过当前数据得出，宇宙中暗物质大约占全部物质总质量的85%，占宇宙总质量的26%。
最早提出暗物质可能存在的是天文学家雅克布斯·卡普坦，1922年提出可以通过研究天体系统的动力学性质间接推断出星体周围可能存在不可见物质。
2004年，马克西姆·马科维奇和道格拉斯·克劳发现合并星系团的x射线中心和引力中心存在明显偏移现象，前者反映星系团中可见物质的并合现象，后者反映全部物质的并合现象，前后对比表明星系团中有大量不可见但存在的物质 。
