De ruimte tussen sterren is niet leeg. Ze bevat gas, stof, kosmische straling en magnetische velden. Dit materiaal vormt het interstellaire medium en is de grondstof waaruit nieuwe sterren en planeten ontstaan. Het is tevens het kerkhof van oude sterren, rijk aan zware elementen die in hun kernen zijn gevormd en vrijkwamen toen ze stierven.

Het medium is ijl naar aardse maatstaven. Een kubieke centimeter bevat misschien een paar atomen, vergeleken met miljarden en miljarden in de lucht die we inademen. Maar de afstanden zijn enorm, dus de totale massa is gigantisch. De Melkweg bevat ongeveer 10 procent van zijn massa in interstellair gas en stof.

Het medium is niet uniform. Het kent verschillende fasen. Er zijn koude, dichte moleculaire wolken waar sterren ontstaan. Er zijn warme, neutrale gebieden. Er is heet, geïoniseerd gas rond jonge sterren en supernovarestanten. Deze fasen werken op elkaar in en het evenwicht ertussen bepaalt hoe sterrenstelsels evolueren.

Stof is qua massa een klein bestanddeel, maar voor astronomen een belangrijk element. Het blokkeert zichtbaar licht en creëert zo donkere nevels. Het kleurt ook sterrenlicht rood, net zoals rook een zonsondergang rood kleurt. Infraroodtelescopen kunnen door het stof heen kijken en de sterren en wolken erachter onthullen.