暗物质是当今物理学最大的谜团之一。
目前人类描述宇宙运行的主要理论，是广义相对论和万有引力定律，在白矮星那样的致密星体上，描述其引力分布用万有引力定律还拥有很高的精度，但是在描述宇宙的大范围，以及更极端的天体时，万有引力定律就不够精确，需要用广义相对论来描述。
在上世纪，天文学家对系外星系的观察发现，某些星团的运行速度远高于理论值，按照星团实际的运行速度，理论上星团应该土崩瓦解的；天文学家对比了众多星团以及星系，发现几乎所有天体都存在这样的情况。
这种反常的行为，暗示着物理学中还有事物未被发现，对于暗物质的解释，无非下面三种情况：
（1）存在未被发现的事物；
（2）当前的物理理论不完备；
（3）两种情况都存在；
经过几十年的研究，无数科学家试图修正当前理论，但是效果并不理想，不仅大大增加了理论的复杂程度，还额外引入了许多假设，科学家一般都坚信大自然的理论是简洁的、美妙的。
那么最有可能的，就是宇宙中存在未被发现的物质，也就是“暗物质”，当前描述基本粒子的最佳理论是标准模型，但是标准模型也无法解决暗物质的问题。
只要加入暗物质的假设，就能很好地解释星系和星团的运行情况，暗物质的特点有这么几个：
（1）参与引力作用；
（2）不在现有已知基本粒子中；
（3）暗物质不发光，也不与光子发生相互作用；
（4）暗物质的运动速度和普通物质相当；
（5）暗物质的性质非常稳定；
暗物质只在大尺度范围内起作用，至于暗物质的本质，目前还是物理学最大的谜团之一；不过值得一提的事，爱因斯坦当初建立引力场方程时，为了得到静态的宇宙模型，加入了一个宇宙学常数项。
后来天文学家证实宇宙处于膨胀当中，否定了宇宙学常数项，爱因斯坦还因此认为这是他一生中犯下的最大的错误；现在暗物质的引入，有科学家认为，或许就是宇宙学常数项在作祟，当然这只是一个猜测。