Bir galaksi kümesi, yüzlerce ila binlerce galaksinin kütle çekimiyle birbirine bağlı olduğu bir topluluktur. Evrendeki en büyük kütle çekimiyle birbirine bağlı yapılardır. Samanyolu, yaklaşık 50 galaksi içeren Yerel Grup adı verilen küçük bir grubun parçasıdır. En yakın büyük küme, yaklaşık 54 milyon ışık yılı uzaklıktaki Başak Kümesi'dir.

Kümeler sadece galaksi toplulukları değildir. İçlerinde, X ışınları yayan, küme içi ortam adı verilen muazzam miktarda sıcak gaz bulunur. Ayrıca kütlelerinin büyük bir kısmını oluşturan karanlık madde de içerirler. Görünür galaksiler, bir kümenin toplam kütlesinin yalnızca birkaç yüzdesini oluşturur. Geri kalanı gaz ve karanlık maddedir.

Yıldız kümeleri kozmoloji için faydalıdır. Bollukları ve dağılımları, evrenin genişleme tarihine ve karanlık madde ile karanlık enerjinin özelliklerine bağlıdır. Farklı mesafelerdeki yıldız kümelerini saymak, evrenin nasıl evrimleştiğini bize gösterir.

Yıldız kümeleri aynı zamanda kütle çekimsel mercek görevi de görür. Kümelerin devasa karanlık madde haleleri, arka plandaki galaksilerin ışığını bükerek onları büyütür ve bozar. Bu etki, gökbilimcilerin aksi takdirde görülemeyecek kadar sönük olan galaksileri incelemelerine olanak tanır. Hubble Uzay Teleskobu, bilinen en uzak galaksilerden bazılarını bulmak için yıldız kümesi merceklerini kullanmıştır.