Пространство между звёздами не пустое. Оно содержит газ, пыль, космические лучи и магнитные поля. Этот материал — межзвёздная среда, и именно из него формируются новые звёзды и планеты. Это также кладбище старых звёзд, обогащенное тяжёлыми элементами, которые образовались в их ядрах и высвободились при их гибели.

По земным меркам, межзвездная среда очень тонкая. В одном кубическом сантиметре может содержаться несколько атомов, по сравнению с миллиардами миллиардов атомов в воздухе, которым мы дышим. Но расстояния огромны, поэтому общая масса колоссальна. Млечный Путь содержит около 10 процентов своей массы в межзвездном газе и пыли.

Среда неоднородна. Она имеет фазы. Существуют холодные, плотные молекулярные облака, где образуются звезды. Есть теплые, нейтральные области. Есть горячий ионизированный газ вокруг молодых звезд и остатков сверхновых. Эти фазы взаимодействуют, и баланс между ними определяет эволюцию галактик.

Пыль — незначительный компонент по массе, но для астрономов она имеет огромное значение. Она блокирует видимый свет, создавая темные туманности. Она также окрашивает свет звезд в красный цвет, подобно тому как дым окрашивает закат. Инфракрасные телескопы могут видеть сквозь пыль, обнаруживая звезды и облака за ней.