Egy galaxishalmaz több száz vagy akár több ezer galaxis gravitációsan kötött összessége. Ezek a világegyetem legnagyobb gravitációsan kötött képződményei. A Tejútrendszer egy kis csoport, a Lokális Csoport része, amely körülbelül 50 galaxist tartalmaz. A legközelebbi nagy halmaz a Szűz-halmaz, amely körülbelül 54 millió fényévnyire található.

A halmazok nem csupán galaxisok összességei. Hatalmas mennyiségű forró gázt tartalmaznak, az úgynevezett halmazon belüli közeget, amely röntgensugarakat bocsát ki. Sötét anyagot is tartalmaznak, amely uralja a tömegüket. A látható galaxisok a halmaz teljes tömegének csak néhány százalékát teszik ki. A többi gáz és sötét anyag.

A halmazok hasznosak a kozmológia számára. Előfordulásuk és eloszlásuk az univerzum tágulási történetétől, valamint a sötét anyag és a sötét energia tulajdonságaitól függ. A különböző távolságokon lévő halmazok számlálása megmutatja, hogyan fejlődött az univerzum.

A halmazok gravitációs lencseként is működnek. Hatalmas sötétanyag-halóik meghajlítják a háttérgalaxisok fényét, felnagyítva és torzítva azokat. Ez a hatás lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy olyan galaxisokat tanulmányozzanak, amelyek egyébként túl halványak lennének ahhoz, hogy láthatók legyenek. A Hubble űrteleszkóp halmazlencséket használt a legtávolabbi ismert galaxisok megtalálásához.