Kosmologi studerer universet som helhet. Dets opprinnelse, dets struktur, dets utvikling, dets skjebne. Det er den største vitenskapen som finnes, og den har blitt forvandlet i løpet av det siste århundret fra spekulasjon til presisjonsmåling.

Det moderne bildet er merkelig. Universet startet i en varm, tett tilstand for 13,8 milliarder år siden. Det utvidet seg, avkjøltes og dannet atomer, stjerner, galakser og galaksehoper. Det utvider seg fortsatt, og denne utvidelsen akselererer, drevet av noe som kalles mørk energi. Vanlig materie, som består av stjerner, planeter og mennesker, utgjør bare omtrent 5 prosent av universet. Mørk materie står for omtrent 27 prosent. Resten er mørk energi.

Kosmologer bruker flere bevislinjer: den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, fordelingen av galakser, mengden av lette elementer og den akselererende ekspansjonen målt fra supernovaer. Disse observasjonene passer sammen i en modell kalt Lambda-CDM, som er standardmodellen for kosmologi. Den er ikke komplett, men den fungerer bemerkelsesverdig bra.

De største åpne spørsmålene er hva mørk materie og mørk energi egentlig er. Å svare på dem vil kreve ny fysikk, nye eksperimenter og sannsynligvis nye ideer.