별들 사이의 공간은 비어 있지 않습니다. 그곳에는 가스, 먼지, 우주선, 자기장이 존재합니다. 이러한 물질들이 바로 성간 물질이며, 새로운 별과 행성이 형성되는 원료가 됩니다. 또한, 성간 물질은 수명이 다한 별들의 무덤이기도 하며, 별의 핵에서 생성되어 수명이 다할 때 방출된 무거운 원소들로 가득 차 있습니다.

지구 기준으로 보면 성간 매질은 매우 희박합니다. 1세제곱센티미터에는 몇 개의 원자밖에 들어 있지 않을 텐데, 우리가 숨 쉬는 공기에는 수십억, 수조 개의 원자가 들어 있습니다. 하지만 거리가 워낙 멀기 때문에 전체 질량은 엄청납니다. 우리 은하도 전체 질량의 약 10%가 성간 가스와 먼지로 이루어져 있습니다.

은하계는 균일하지 않고 여러 상을 지니고 있습니다. 별이 형성되는 차갑고 밀도가 높은 분자 구름이 있고, 따뜻하고 중성적인 영역이 있으며, 어린 별과 초신성 잔해 주변에는 뜨겁고 이온화된 가스가 존재합니다. 이러한 상들은 서로 상호작용하며, 이들 사이의 균형이 은하의 진화 방향을 결정합니다.

먼지는 질량으로 따지면 작은 구성 요소이지만 천문학자들에게는 매우 중요한 요소입니다. 먼지는 가시광선을 차단하여 어두운 성운을 만들어냅니다. 또한 연기가 일몰을 붉게 물들이는 것처럼 별빛을 붉게 만듭니다. 적외선 망원경은 먼지를 투과하여 그 뒤에 숨겨진 별과 성운을 볼 수 있습니다.