Rummet mellem stjerner er ikke tomt. Det indeholder gas, støv, kosmiske stråler og magnetfelter. Dette materiale er det interstellare medium, og det er råmaterialet, hvorfra nye stjerner og planeter dannes. Det er også kirkegården for gamle stjerner, beriget med tunge grundstoffer, der blev smedet i deres kerner og frigivet, da de døde.

Mediet er tyndt efter jordiske standarder. En kubikcentimeter kan indeholde et par atomer, sammenlignet med milliarder af milliarder i den luft, vi indånder. Men afstandene er enorme, så den samlede masse er enorm. Mælkevejen indeholder omkring 10 procent af sin masse i interstellar gas og støv.

Mediet er ikke ensartet. Det har faser. Der er kolde, tætte molekylære skyer, hvor stjerner dannes. Der er varme, neutrale områder. Der er varm, ioniseret gas omkring unge stjerner og supernova-rester. Disse faser vekselvirker, og balancen mellem dem former, hvordan galakser udvikler sig.

Støv er en mindre komponent målt i masse, men en vigtig komponent for astronomer. Det blokerer synligt lys og skaber mørke tåger. Det rødmer også stjernelys, på samme måde som røg rødmer en solnedgang. Infrarøde teleskoper kan se gennem støvet og afsløre stjernerne og skyerne bag det.