През 70-те и 80-те различни наблюдения, най-вече галактическите ротационни криви, показват, че във Вселената няма достатъчно видима материя, която да предизвика наблюдаваните гравитационни сили във и между галактиките. Това довежда до идеята, че до 90% от материята във Вселената е не-барионна тъмна материя. Освен това, приемането, че Вселената се състои предимно от обикновена материя, води до предвиждания, които съвсем не се съгласуват с наблюденията. По-специално във Вселената има далеч по-малко струпвания и тя съдържа далеч по-малко деутерий, отколкото може да се очаква без тъмната материя.
Макар че първоначално е много спорна, днес тъмната материя е широко възприета част от стандартната космология, вследствие на наблюденията на анизотропиите в реликтовото излъчване, разсейването на скоростта на галактическите струпвания, разпределенията на едромащабната структура, изследвания на гравитационното изкривяване и измервания на рентгеновото излъчване от галактическите струпвания. Частиците на тъмната материя са регистрирани само чрез гравитационния им ефект и досега не са наблюдавани в лабораторни условия. Въпреки това във физиката на частиците има много кандидати и действат няколко проекта за откриването им.
