Kozmoloji, evreni bir bütün olarak inceler. Kökenini, yapısını, evrimini, kaderini ele alır. En geniş kapsamlı bilim dalıdır ve son yüzyılda spekülasyondan hassas ölçüme doğru bir dönüşüm geçirmiştir.

Modern tablo oldukça tuhaf. Evren 13,8 milyar yıl önce sıcak ve yoğun bir halde başladı. Genişledi, soğudu ve atomlar, yıldızlar, galaksiler ve kümeler oluşturdu. Hala genişliyor ve bu genişleme, karanlık enerji adı verilen bir şey tarafından yönlendirilerek hızlanıyor. Sıradan madde, yani yıldızların, gezegenlerin ve insanların maddesi, evrenin sadece yaklaşık %5'ini oluşturuyor. Karanlık madde yaklaşık %27'sini oluşturuyor. Geri kalanı ise karanlık enerji.

Kozmologlar, kozmik mikrodalga arka planı, galaksilerin dağılımı, hafif elementlerin bolluğu ve süpernovalardan ölçülen hızlanan genişleme gibi çeşitli kanıt türlerinden yararlanırlar. Bu gözlemler, kozmolojinin standart modeli olan Lambda-CDM adı verilen bir modelde bir araya getirilir. Tamamlanmış olmasa da, oldukça iyi çalışmaktadır.

En büyük açık sorular, karanlık madde ve karanlık enerjinin aslında ne olduğudur. Bu soruları yanıtlamak yeni fizik, yeni deneyler ve muhtemelen yeni fikirler gerektirecektir.