1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質量的多少。他認為:宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。

最早提出證據并推斷暗物質存在的是20世紀30年代荷蘭科學家Jan Oort與美國加州理工學院的瑞士天文學家弗里茲·扎維奇等人。

1932年，美國加州工學院的瑞士天文學家弗里茲·扎維奇最早提出證據并推斷暗物質的存在。弗里茲·扎維奇觀測螺旋星系旋轉速度時，發現星系外側的旋轉速度較牛頓重力預期的快，故推測必有數量龐大的質能拉住星系外側組成，以使其不致因過大的離心力而脫離星系。

弗里茲·扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恒星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。

暗物質（dark matter）剛被提出來時僅僅是理論的產物，之后幾十年的觀測分析證實了這一點。盡管對暗物質的性質仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質已被廣為接受了 。

在引入宇宙膨脹理論之后，許多宇宙學家相信我們的宇宙是一個平行的空間，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向于一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質與暗能量。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。

暗物質不過，我們忽略了極為重要的一點，那就是暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恒星和行星，更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恒星、星系、星系團以及星系長城。而在大尺度上能夠促使物質運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質不會產生引力，因此今天所有的宇宙結構必然源自于宇宙極早期物質分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景（CMB）中留下痕跡。然而普通物質不可能通過其自身的漲落形成實質上的結構而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因為那時普通物質還沒有從輻射中脫耦出來。

另一方面，不與輻射耦合的暗物質，其微小的漲落在普通物質脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質脫耦之后，已經成團的暗物質就開始吸引普通物質，進而形成了我們觀測到的結構。這需要一個初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這里需要的物質就是冷暗物質，由于它是無熱運動的非相對論性粒子因此得名。

在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中一件重要的事情。對于先前提到的小擾動（漲落），為了預言其在不同波長上的引力效應，小擾動譜必須具有特殊的形態。為此，最初的密度漲落應該是標度無關的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都應該是相同的。“大爆炸”初期暴漲理論的成功之處就在于它提供了很好的動力學出發機制來形成這樣一個標度無關的小擾動譜（其譜指數n=1）。WMAP的觀測結果證實了這一預言。

但是如果我們不了解暗物質的性質，就不能說我們已經了解了宇宙。我們已經知道了兩種暗物質--中微子和黑洞。但是它們對暗物質總量的貢獻是非常微小的，暗物質中的絕大部分還不清楚。這里我們將討論暗物質可能的候選者，由其導致的結構形成，以及我們如何綜合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質的性質。