宇宙学研究宇宙的整体，包括它的起源、结构、演化和最终归宿。它是规模最大的科学，在过去一个世纪里，它已经从推测转变为精确测量。

现代的宇宙图景十分奇特。宇宙诞生于138亿年前，当时宇宙处于高温高密状态。它不断膨胀、冷却，并形成了原子、恒星、星系和星系团。宇宙至今仍在膨胀，而且这种膨胀正在加速，其驱动力是一种被称为暗能量的物质。构成恒星、行星和人类的普通物质仅占宇宙的约5%。暗物质约占27%。其余部分则是暗能量。

宇宙学家利用多方面的证据：宇宙微波背景辐射、星系分布、轻元素丰度以及从超新星观测到的宇宙加速膨胀。这些观测结果共同构成了一个名为ΛCDM的模型，它是宇宙学的标准模型。虽然它并不完美，但其拟合效果却非常出色。

最大的未解之谜是暗物质和暗能量究竟是什么。解答这些问题需要新的物理学理论、新的实验方法，或许还需要新的理论思路。