Theo thuyết Vụ Nổ Lớn, vũ trụ bắt nguồn từ một trạng thái vơ cùng đặc và vơ cùng nĩng (điểm dưới cùng). Từ đĩ, khơng gian đã mở rộng cùng với thời gian và làm cho các thiên hà di chuyển xa nhau hơn.Từ quan sát dịch chuyển đỏ của các thiên hà chúng ta cĩ bằng chứng rằng vũ trụ đang nở ra, theo định luật Hubble. Quay ngược về quá khứ, ta sẽ gặp đến một điểm kỳ dị hấp dẫn, một khái niệm mang tính chất tốn học, cĩ thể khơng thực sự trùng với sự thật. Đây là cơ sở để hình thành lý thuyết Vụ Nổ Lớn, lý thuyết được
cơng nhận nhiều nhất trong vũ trụ học ngày nay. Lý thuyết này cộng với các tiến bộ trong quan sát (Máy đo dị hướng vi sĩng Wilkinson, WMAP, của NASA) đã ước lượng tuổi vũ trụ vào khoảng 13,7 tỷ (13,7 × 109) năm, với sai số cỡ 1% (± 200 triệu năm). Độ chính xác này dựa trên
giả thuyết là các lý thuyết dùng trong xử lý kết quả đo đạc là đúng. Nhiều phép đo khác cho những kết quả dao động từ 10 đến 20 tỷ năm.
Các quan sát nền tảng của thuyết Vụ Nổ Lớn gồm cĩ:
• Các thiên hà ở càng xa càng chuyển động ra xa nhanh hơn.
• Phơng vi sĩng vũ trụ, cĩ nhiều khả năng là các bức xạ tàn dư từ thời kỳ đầu của Vụ Nổ Lớn, nay đã bị dịch chuyển đỏ đến mức cĩ tần số của chúng nằm trong vùng vi sĩng. Nền bức xạ này rất đẳng hướng cĩ thể giải thích bởi lạm phát vũ trụ ngay sau Vụ Nổ Lớn.
• Tỷ lệ các nguyên tố nặng tăng dần qua các thế hệ sao nhờ tổng hợp trong các phản ứng năng lượng cao.
• Phân bố và tiến hĩa về hình dáng và thành phần hĩa học của các thế hệ thiên hà.