Un amas de galaxies est un ensemble de centaines, voire de milliers de galaxies, liées gravitationnellement. Ce sont les plus grandes structures gravitationnellement liées de l'univers. La Voie lactée fait partie d'un petit groupe appelé le Groupe local, qui contient une cinquantaine de galaxies. L'amas le plus proche de nous est l'amas de la Vierge, situé à environ 54 millions d'années-lumière.

Les amas ne sont pas de simples regroupements de galaxies. Ils contiennent d'immenses quantités de gaz chaud, appelé milieu intra-amas, qui émet des rayons X. Ils contiennent également de la matière noire, qui constitue la majeure partie de leur masse. Les galaxies visibles ne représentent que quelques pour cent de la masse totale d'un amas. Le reste est composé de gaz et de matière noire.

Les amas sont utiles en cosmologie. Leur abondance et leur distribution dépendent de l'histoire de l'expansion de l'univers et des propriétés de la matière noire et de l'énergie sombre. Le comptage des amas à différentes distances nous renseigne sur l'évolution de l'univers.

Les amas de galaxies agissent également comme des lentilles gravitationnelles. Leurs halos massifs de matière noire courbent la lumière des galaxies d'arrière-plan, l'amplifiant et la déformant. Cet effet permet aux astronomes d'étudier des galaxies qui seraient autrement trop faibles pour être observées. Le télescope spatial Hubble a utilisé ces lentilles gravitationnelles pour découvrir certaines des galaxies les plus lointaines connues.