Kosmologia bada wszechświat jako całość. Jego pochodzenie, strukturę, ewolucję i losy. Jest to nauka o najszerszej skali, jaka istnieje, a w ciągu ostatniego stulecia przekształciła się ze spekulacji w precyzyjne pomiary.

Współczesny obraz jest dziwny. Wszechświat narodził się w gorącym, gęstym stanie 13,8 miliarda lat temu. Rozszerzał się, ochładzał i tworzył atomy, gwiazdy, galaktyki i gromady. Nadal się rozszerza, a ta ekspansja przyspiesza, napędzana przez coś, co nazywa się ciemną energią. Zwykła materia, budulec gwiazd, planet i ludzi, stanowi zaledwie około 5 procent wszechświata. Ciemna materia stanowi około 27 procent. Reszta to ciemna energia.

Kosmolodzy posługują się wieloma dowodami: mikrofalowym promieniowaniem tła, rozmieszczeniem galaktyk, obfitością pierwiastków lekkich oraz przyspieszeniem ekspansji mierzonym na podstawie supernowych. Obserwacje te składają się na model Lambda-CDM, który jest standardowym modelem kosmologii. Nie jest on kompletny, ale działa zadziwiająco dobrze.

Największe otwarte pytania dotyczą tego, czym właściwie jest ciemna materia i ciemna energia. Odpowiedź na nie będzie wymagała nowej fizyki, nowych eksperymentów i prawdopodobnie nowych pomysłów.