بیشترین جرم کهکشان ناشی از همین هالهٔ تاریک است که مشخص نیست از چه ماده‌ای تشکیل شده‌است. واژهٔ تاریک به این معنا نیست که در محدودهٔ دیدگانی طیف مشاهده نمی‌شوند بلکه این مواد در همهٔ بازهٔ طیفی (از گاما تا رادیویی) قابل کشف نیستند. تنها به دلیل اثرات گرانشی آن‌ها است که به وجود آن‌ها پی برده‌ایم. این ماده تاریک نه از مولکول‌های هیدروژن و نه از مواد ستاره‌ای معمولی تشکیل شده‌است. سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای، اجرام ماکو(MACHO) که شامل کوتوله‌های قهوه‌ای (ستارگانی که به دلیل جرم کم نتوانسته‌اند واکنش‌های هسته‌ای را شروع کنند)، کوتوله‌های سفید و کوتوله‌های سست و کم جرم سرخ می‌باشد از کاندیداهای مورد نظر می‌باشند. هم‌اکنون گزینه ذرات زیر اتمی نیز به فهرست مواد تشکیل دهنده ماده تاریک افزوده شده‌است. این ذرات باید دارای جرم بوده ولی برهم کنش بسیار ناچیزی با مواد معمولی داشته باشند. یک دسته از این مواد با نام ذرات جرم دار با برهمکنش سست شناخته می‌شوند.
شناخت بشر از کهکشان راه شیری به هزاران سال پیش باز می‌گردد. پیشینیان ما نیز به وجود این نوار نقره‌ای رنگ در آسمان پی بردند. بسیاری از اقوام باستان بر این باور بودند که این نوار راهی است که در گذشتگان با گذر از آن به جهان دیگر مهاجرت می‌کنند. اقوامی دیگر باور داشتند که این نوار، پدیده‌ای خدایی است که شب‌ها خود را محافظانه بر روی جامعه انسانی می‌گستراند.
راه شیری یک مجموعه پهناور از بیش از ۲۰۰ میلیارد ستاره، سیاره، خوشه و گرد و غبار است. خورشید ما و سامانه خورشیدی نیز بخشی از این کهکشان‌اند. راه شیری یک کهکشان مارپیچی است، از دید هابل نوع آن اس-بی یا اس-سی و یکی از اعضا گروهی محلی، است که این گروه خود دربرگیرنده کهکشان راه شیری، ابرهای ماژلانی، آندرومدا و بسیاری دیگر از کهکشان‌های کوچک است. رصدهای اخیر نشان می‌دهد که راه شیری، یک کهکشان مارپیچی بزرگ با جرمی بیش از ۷۵۰ میلیارد برابر جرم سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) و قطری نزدیک به ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری می‌باشد. ستاره‌شناسان استرالیایی یک بازوی کیهانی اضافی را در کهکشان راه شیری کشف کردند که مانند یک مرز گازی ضخیم به دور این کهکشان بزرگ کشیده شده‌است. این ستاره‌شناسان امیدوارند که این یافته‌ها در نگارگری یک تصویر بهتر از کهکشان راه شیری که سیاره زمین نیز در آن جای دارد سودمند باشد. این مرز گازی شکل که ۶۵۰۰ سال نوری پهنا دارد نشان داد که ساختار کهکشان راه شیری همانند دیگر کهکشان‌ها است. این کهکشان‌ها دارای بازوهای مارپیچی گازی هستند که فراسوی بازوهای مارپیچی ستاره‌ای میانه‌ای گسترده شده‌اند. به باور ستاره‌شناسان کهکشان راه شیری دارای ۴ بازوی متشکل از هیدروژن، گردوغبار و ستاره هاست که بیرون از مرکز آن می‌چرخند. این مرز گازی که تازگی‌ها کشف شده ۶۰۰۰۰ سال نوری از میانه کهکشان راه شیری فاصله دارد. گاز در پیرامون این کهکشان وجود دارد؛ اما یک ساختار گازی در آن نقطه وجود ندارد. این مرز گازی در دوردست‌ترین جای کهکشان جای دارد و واپسین چیزی است که پیش از ناپدید شدن کهکشان دیده می‌شود. این پژوهشگران در حال پژوهش روی گاز هیدروژن در صفحه یا دیسک کهکشان راه شیری بودند که با این بازوی اضافی مواجه شدند. به باور پژوهشگران این بازوی به تازگی کشف شده با یکی از بازوهای میانه‌ای ستاره‌ای کهکشان در پیوند است. دموکریتوس فیلسوف یونانی (زندگی ۳۷۰ تا ۴۵۰ قبل از میلاد) بر این باور بود که نوار درخشان و نام آشنای راه شیری، که در آسمان شب نمایان است، احتمالاً از ستارگانی با فاصله بسیار فراوان ساخته شده‌است. ارسطو (زندگی ۳۲۲ تا ۳۸۴ قیل از میلاد) بر این باور بود که راه شیری به سبب احتراق و انفجار گازهای تصاعدی و آتشین گروه بیشماری از ستارگان غول آسا و نزدیک به یکدیگر ایجادشده‌است و همچنین این احتراق در بخش فراجو در ناحیه‌ای از کیهان به همراه فعل و انفعالات سماوی رخ داده‌است.برای نخستین بار ابن هیثم ستاره‌شناس عرب (زندگی۹۶۵ تا ۱۰۳۷ میلادی) اختلاف منظر (دید گشت) راه شیری را اندازه‌گیری و مشاهده کرد.