आकाशगंगा समूह सैकड़ों से लेकर हजारों आकाशगंगाओं का गुरुत्वाकर्षण से बंधा हुआ समूह है। ये ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण से बंधी सबसे बड़ी संरचनाएं हैं। मिल्की वे आकाशगंगा, लोकल ग्रुप नामक एक छोटे समूह का हिस्सा है, जिसमें लगभग 50 आकाशगंगाएं शामिल हैं। सबसे निकटतम बड़ा समूह कन्या समूह है, जो लगभग 54 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है।

आकाशगंगा समूह केवल आकाशगंगाओं का संग्रह नहीं होते। इनमें विशाल मात्रा में गर्म गैस होती है, जिसे अंतर्समूह माध्यम कहा जाता है, जो एक्स-रे उत्सर्जित करती है। इनमें डार्क मैटर भी होता है, जो इनके द्रव्यमान का प्रमुख हिस्सा है। दृश्यमान आकाशगंगाएँ किसी समूह के कुल द्रव्यमान का केवल कुछ प्रतिशत ही बनाती हैं। शेष भाग गैस और डार्क मैटर से बना होता है।

ब्रह्मांड विज्ञान के लिए क्लस्टर उपयोगी होते हैं। इनकी बहुलता और वितरण ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास और डार्क मैटर और डार्क एनर्जी के गुणों पर निर्भर करते हैं। विभिन्न दूरियों पर स्थित क्लस्टरों की गणना से हमें पता चलता है कि ब्रह्मांड का विकास कैसे हुआ है।

आकाशगंगा समूह गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में भी कार्य करते हैं। उनके विशाल डार्क मैटर हेलो पृष्ठभूमि आकाशगंगाओं के प्रकाश को मोड़ते हैं, जिससे वे आवर्धित और विकृत हो जाती हैं। इस प्रभाव से खगोलविद उन आकाशगंगाओं का अध्ययन कर पाते हैं जो अन्यथा देखने में बहुत धुंधली होती हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप ने आकाशगंगा समूहों के लेंस का उपयोग करके कुछ सबसे दूर स्थित आकाशगंगाओं का पता लगाया है।