A tömeg hajlítja a fényt. Ez Einstein általános relativitáselméletének egy jóslata, és sokszor megerősítették. Amikor egy hatalmas objektum, például egy galaxis vagy galaxishalmaz egy távoli forrás és egy megfigyelő között helyezkedik el, gravitációja hajlítja a forrásból érkező fényt. Az eredmény a forrás nagyított, torzított vagy többszörös képe. Ez a gravitációs lencsehatás.

Három típusa van. Az erős lencsehatás jól látható íveket, gyűrűket és többszörös képeket hoz létre. Akkor fordul elő, amikor az illesztés majdnem tökéletes, és a tömeg nagy. A gyenge lencsehatás finom torzulásokat okoz a háttérgalaxisok alakjában. A sötét anyag feltérképezésére használják. A mikrolencsehatás a csillag rövid idejű kifényesedését eredményezi, amikor egy kompakt objektum elhalad előtte. Exobolygók és fekete lyukak keresésére használják.

A lencse egy eszköz, nem pusztán kuriózum. Lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy olyan galaxisokat lássanak, amelyek egyébként túl halványak lennének. Feltérképezi a sötét anyag eloszlását. Méri a Hubble-állandót. Még az általános relativitáselméletet is teszteli extrém körülmények között.

Az első lencsés kvazárt 1979-ben fedezték fel. Azóta több ezer lencsét találtak. A James Webb űrteleszkóp egyre többet talál, köztük az univerzum legkorábbi galaxisait.