在1975年，物理学家史蒂芬·威廉·霍金提出了一个革命性的理论：当量子理论被纳入考虑时，黑洞并非完全黑暗，而是会发出微弱的“霍金辐射”。这种辐射包含了光子、中子以及少量质量较大的粒子，尽管这一现象尚未被直接观测到。通常，被认为为黑洞的天体周围环绕着大量热气团，这些热气团的辐射强烈到足以淹没霍金辐射的微弱信号。
根据霍金的预测，如果一个黑洞的质量相当于一个太阳质量（M），其发出的辐射温度仅为6×10-8开尔文，这意味着只有质量较小的黑洞辐射才会比较明显。这个理论激发了科学家们深入研究量子理论与引力如何相互作用，探索其背后的物理机制。一个孤立且不吸收物质的黑洞，将会经历质量缓慢但逐渐的流失过程，最终在其消亡的瞬间，会释放出如同原子弹爆炸般的强烈光芒。然而，一个质量为M的黑洞的生命周期极其漫长，仅为1071M3秒，所以寻找大型黑洞的消亡迹象仍然是一个巨大的挑战。到目前为止，对于在宇宙大爆炸中产生的小型黑洞的灭亡迹象，科学家们还未找到确凿的证据。
在"真空'的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去，而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失；它也向外带去信息，所以不违反信息定律。