يدرس علم الكونيات الكون ككل، أصله، وبنيته، وتطوره، ومصيره. إنه العلم الأوسع نطاقاً على الإطلاق، وقد شهد تحولاً جذرياً في القرن الماضي من مجرد تكهنات إلى قياسات دقيقة.

الصورة الحديثة غريبة. بدأ الكون في حالة ساخنة وكثيفة قبل 13.8 مليار سنة. ثم تمدد وبرد، وتشكلت الذرات والنجوم والمجرات والتجمعات النجمية. ولا يزال يتمدد، ويتسارع هذا التمدد بفعل ما يُسمى بالطاقة المظلمة. تشكل المادة العادية، أي مكونات النجوم والكواكب والبشر، حوالي 5% فقط من الكون. أما المادة المظلمة فتشكل حوالي 27%. والباقي طاقة مظلمة.

يستخدم علماء الكونيات أدلة متعددة: إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وتوزيع المجرات، ووفرة العناصر الخفيفة، والتمدد المتسارع المُقاس من المستعرات العظمى. تتكامل هذه الملاحظات في نموذج يُسمى لامدا-سي دي إم، وهو النموذج القياسي لعلم الكونيات. وهو ليس نموذجًا كاملاً، ولكنه يعمل بكفاءة عالية.

أكبر الأسئلة التي لا تزال مطروحة هي ما هي المادة المظلمة والطاقة المظلمة في الواقع. وستتطلب الإجابة عليها فيزياء جديدة، وتجارب جديدة، وربما أفكارًا جديدة.