O espaço entre as estrelas não é vazio. Contém gás, poeira, raios cósmicos e campos magnéticos. Este material é o meio interestelar, e é a matéria-prima a partir da qual se formam novas estrelas e planetas. É também o cemitério de estrelas antigas, enriquecido com elementos pesados ​​que foram forjados nos seus núcleos e libertados quando morreram.

O meio é rarefeito para os padrões da Terra. Um centímetro cúbico pode conter alguns átomos, em comparação com os milhares de milhões de milhares de milhões presentes no ar que respiramos. Mas as distâncias são imensas, logo a massa total é enorme. A Via Láctea contém cerca de 10% da sua massa em gás e poeira interestelar.

O meio não é uniforme. Possui fases. Existem nuvens moleculares frias e densas onde as estrelas se formam. Existem regiões quentes e neutras. Existe gás quente e ionizado em redor de estrelas jovens e de restos de supernovas. Estas fases interagem, e o equilíbrio entre elas molda a forma como as galáxias evoluem.

A poeira é um componente minoritário em termos de massa, mas essencial para os astrónomos. Bloqueia a luz visível, criando nebulosas escuras. Além disso, avermelha a luz das estrelas, da mesma forma que o fumo avermelha o pôr do sol. Os telescópios infravermelhos conseguem ver através da poeira, revelando as estrelas e as nuvens que estão por trás dela.