Kosmologi studerer universet som helhed. Dets oprindelse, dets struktur, dets udvikling, dets skæbne. Det er den største videnskab, der findes, og den er i det seneste århundrede blevet transformeret fra spekulation til præcisionsmåling.

Det moderne billede er mærkeligt. Universet begyndte i en varm, tæt tilstand for 13,8 milliarder år siden. Det udvidede sig, afkøledes og dannede atomer, stjerner, galakser og stjernehobe. Det udvider sig stadig, og denne udvidelse accelererer, drevet af noget, der kaldes mørk energi. Almindeligt stof, bestående af stjerner, planeter og mennesker, udgør kun omkring 5 procent af universet. Mørkt stof tegner sig for omkring 27 procent. Resten er mørk energi.

Kosmologer bruger flere bevislinjer: den kosmiske mikrobølgebaggrund, fordelingen af ​​galakser, mængden af ​​lette elementer og den accelererende ekspansion målt fra supernovaer. Disse observationer passer sammen i en model kaldet Lambda-CDM, som er standardmodellen for kosmologi. Den er ikke komplet, men den fungerer bemærkelsesværdigt godt.

De største åbne spørgsmål er, hvad mørkt stof og mørk energi egentlig er. At besvare dem vil kræve ny fysik, nye eksperimenter og sandsynligvis nye ideer.