जब कोई वस्तु प्रेक्षक से दूर जाती है, तो उससे निकलने वाला प्रकाश लंबी तरंगदैर्ध्य में फैल जाता है। दृश्य प्रकाश के लिए, इसका अर्थ है कि रंग स्पेक्ट्रम के लाल सिरे की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इसे रेडशिफ्ट कहते हैं। यह वही प्रभाव है जो डॉप्लर शिफ्ट के कारण होता है, जिसे आप तब सुनते हैं जब कोई एम्बुलेंस गुजरती है और उसके सायरन की ध्वनि धीमी हो जाती है।

रेडशिफ्ट ब्रह्मांड को मापने की कुंजी है। 1920 के दशक में, एडविन हबल ने दूर की आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट को मापा और पाया कि आकाशगंगा जितनी दूर होती है, उसका रेडशिफ्ट उतना ही अधिक होता है। यह संबंध, हबल का नियम, ब्रह्मांड के विस्तार का प्राथमिक प्रमाण है। रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं के अंतरिक्ष में गति करने के कारण नहीं होता है। यह स्वयं अंतरिक्ष के विस्तार के कारण होता है जब उसमें से प्रकाश गुजरता है।

रेडशिफ्ट का उपयोग प्रारंभिक ब्रह्मांड के अध्ययन के लिए भी किया जाता है। कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड का रेडशिफ्ट लगभग 1,100 है, जिसका अर्थ है कि इसके प्रकाश के उत्सर्जन के बाद से यह 1,100 गुना तक फैल चुका है। सबसे दूर की आकाशगंगाओं का रेडशिफ्ट 13 से अधिक है, जिसका अर्थ है कि हम उन्हें उस समय देख पाते हैं जब ब्रह्मांड केवल कुछ सौ मिलियन वर्ष पुराना था।

रेडशिफ्ट ही एकमात्र प्रकार का परिवर्तन नहीं है। गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट तब होता है जब प्रकाश एक प्रबल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से बाहर निकलता है, जिससे उसकी ऊर्जा कम हो जाती है और वह खिंच जाता है। इसकी पुष्टि 1959 में पाउंड-रेबका प्रयोग द्वारा हुई थी और यह सामान्य सापेक्षता का एक प्रमुख सिद्धांत है।