El evento que se cree que dio origen al universo se denomina Big Bang. En aquel instante, toda la materia del universo observable estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Band, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual y continúa haciéndolo.
Debido a que, según la teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a una velocidad superior a la de la luz, puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse separado 93.000 millones de años luz en un tiempo de 13.000 millones de años.
Sin embargo, esta separación no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que solo afecta al movimiento en el espacio pero no al espacio mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no limitado por la velocidad de la luz.
Mediciones sobre la distribución espacial y el desplazamiento hacia el rojo (redshift) de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes relativos de los elementos químicos más ligeros apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en general, la teoría de los elementos químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en general, la del Big Bang, que propone que el universo en sí se creó en un momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la energía y la materia en el universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y no es directamente observable (materia oscura y energía oscura). La imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones sobre el destino final del universo.
Los experimentos sugieren que el universo se ha regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo de su extensión e historia. La fuerza dominante en distancias cósmicas es la gravedad, y la relatividad general es actualmente la teoría más exacta para describirla. El universo tiene por lo menos 3 dimensiones de espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar conectado de forma sencilla, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña o incluso nula, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en todo el universo.
La ciencia modeliza el universo como sistema cerrado que contiene energía y materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por principios casuales.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas es el objetos de la cosmología, disciplina basada en la astronomía y la física.
la teoría actualmente más aceptada sobre la formación del universo, dad por el belga Lemaître, es el modelo del Big bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad espaciotemporal. El universo experimentó un rápido periodo de inflación cósmica que arrasó todas las irregularidades iniciales. A partir e entonces el universo se expandió y se convirtió en estable, más frío y menos denso. Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron como resultado la segregación fractal en proporciones, que se encuentran en el universo actual como cúmulos de galaxias.
En cuanto a su destino final, las pruebas parecen apoyar las teorías de la expansión del permanente universo (Big Freeze o Big Rip), aunque las afirman que la materia oscura podría ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la expansión y hacer que toda la materia se comprima nuevamente, al que los científicos denominan el Big Crunch o la Gran Implosión.
