Prostor mezi hvězdami není prázdný. Obsahuje plyn, prach, kosmické záření a magnetická pole. Tato hmota je mezihvězdným médiem a je to surovina, ze které se tvoří nové hvězdy a planety. Je to také hřbitov starých hvězd, obohacený o těžké prvky, které vznikly v jejich jádrech a byly uvolněny, když zemřely.

Toto prostředí je podle pozemských standardů řídké. Jeden krychlový centimetr může obsahovat několik atomů, oproti miliardám miliard atomů ve vzduchu, který dýcháme. Vzdálenosti jsou však obrovské, takže celková hmotnost je enormní. Mléčná dráha obsahuje asi 10 procent své hmotnosti v mezihvězdném plynu a prachu.

Prostředí není jednotné. Má fáze. Existují studené, husté molekulární mračna, kde se tvoří hvězdy. Existují teplé, neutrální oblasti. Kolem mladých hvězd a zbytků supernov se nachází horký, ionizovaný plyn. Tyto fáze interagují a rovnováha mezi nimi utváří vývoj galaxií.

Prach je hmotnostně jen nepatrnou složkou, ale pro astronomy významnou. Blokuje viditelné světlo a vytváří tmavé mlhoviny. Také zbarvuje hvězdy do červena, stejně jako kouř zbarvuje západ slunce do červena. Infračervené dalekohledy dokáží vidět skrz prach a odhalit hvězdy a mraky za ním.