恆星之間的空間並非空無一物。它包含氣體、塵埃、宇宙射線和磁場。這些物質構成了星際介質，也是新恆星和行星形成的原料。同時，它也是古老恆星的墓地，富含它們核心鍛造並在死亡時釋放的重元素。

以地球的標準來看，星際介質非常稀薄。一立方公分的星際介質可能只包含幾個原子，而我們呼吸的空氣中卻含有數十億個原子。但由於宇宙空間極為廣闊，星際介質的總質量也極為巨大。銀河系大約10%的質量是由星際氣體和塵埃構成的。

宇宙介質並非均勻一致，而是存在不同的相態。其中既有寒冷緻密的分子雲（恆星在此形成），也有溫暖的中性區域，還有圍繞著年輕恆星和超新星遺跡的熾熱電離氣體。這些相態相互作用，它們之間的平衡決定了星系的演化。

塵埃的質量雖然佔比很小，但對天文學家來說卻至關重要。它會阻擋可見光，形成暗星雲。它還會使星光變紅，就像煙霧使日落變紅一樣。紅外線望遠鏡可以穿透塵埃，觀測到其後的恆星和雲層。