Auf der derzeit größten beobachtbaren Skala findet man Galaxienhaufen, die sich zu noch größeren Superhaufen zusammenfinden. Diese bilden wiederum fadenartige Filamente, die riesige, blasenartige, praktisch galaxienfreie Hohlräume (engl. Voids, void = leer) umspannen. Man spricht mitunter auch von der wabenartigen Struktur (engl. cosmic web) des Universums. Es ergibt sich die folgende Rangfolge von den größten zu den kleinsten Strukturen des beobachtbaren Universums:

1. Filamente und Voids (Bsp.: Große Mauer, Durchmesser: etwa 1 Mrd. Lichtjahre)
2. Superhaufen (Bsp.: Virgo-Superhaufen, Durchmesser: etwa 200 Millionen Lichtjahre)
3. Galaxienhaufen (Bsp.: Lokale Gruppe, Durchmesser: etwa 10 Millionen Lichtjahre)
4. Galaxien (Bsp.: Milchstraße, Durchmesser: etwa 100.000 Lichtjahre)
5. Sternhaufen (Kugelsternhaufen, Offene Sternhaufen, Durchmesser: dutzende bis hunderte Lj.)
6. Planetensysteme (Bsp.: Unser Sonnensystem, Durchmesser: etwa 300 AE = 41 Lichtstunden)
7. Sterne (Bsp.: Sonne, Durchmesser: 1.392.500 km)
8. Planeten (Bsp.: Erde, Durchmesser: 12.756,2 km)
9. Monde (Bsp.: Erdmond Durchmesser: 3.476 km)
10. Asteroiden, Kometen (Durchmesser: wenige Kilometer bis mehrere 100 km)
11. Meteoroiden (Durchmesser: vom Meter- bis herab zum Millimeterbereich)
12. Staubpartikel
13. Moleküle, Atome, Elementarteilchen

Anmerkung: Die Größenskalen sind stark ineinander übergehend, so existieren beispielsweise Monde, die Planeten an Größe übertreffen, Asteroiden, die wesentlich größer als manche Monde sind, usw. Tatsächlich ist die Klassifizierung von Himmelsobjekten aufgrund ihrer Größe in der Astronomie derzeit sehr umstritten, so zum Beispiel die Frage, welche Sonnentrabanten zu den Planeten gezählt werden sollen und welche nicht (Plutinos, Transneptune, usw.). Pluto, der seit seiner Entdeckung 1930 als Planet galt, wird seit dem 24. August 2006 per Definition der Internationalen Astronomischen Union (IAU) zu den Zwergplaneten gezählt.

Die Annahme eines Universums mit einem unendlichen Raumzeitvolumen wirft einige Fragen nach den erkenntnistheoretischen Konsequenzen dieser Annahme auf. Hier spielt besonders das Anthropische Prinzip eine Rolle, wie es z. B. von Brandon Carter formuliert wurde.^[5] Danach muss – in der vorsichtigsten Interpretation – zumindest die Notwendigkeit der Existenz eines Beobachters bei der Interpretation astronomischer Daten berücksichtigt werden; d. h. Beobachtungsdaten sind nicht notwendigerweise repräsentativ für das gesamte Universum.

Beispiele für Folgerungen, welche verschiedentlich daraus geschlossen wurden, sind etwa, dass ein lokal scheinbar lebensfreundliches Universum im Ganzen extrem lebensfeindlich sein kann, oder dass selbst extrem unwahrscheinliche, aber mögliche Ereignisse sich in einem solchen Universum unendlich oft ereignen müssten.^[6] In neuerer Zeit hat der Physiker Max Tegmark darauf hingewiesen, dass aus dem gegenwärtigen Standardmodell des Universums zusammen mit der Quantentheorie folge, dass im Durchschnitt alle Meter eine „Zwillingswelt“ existieren müsse.^[7] Einige der genannten Konsequenzen ergäben sich allerdings schon bei Universen mit endlichem, aber hinreichend großem Volumen.

Die klassische und heute weithin anerkannte Urknalltheorie geht davon aus, dass das Universum in einem bestimmten Augenblick, dem Urknall (engl. Big Bang), aus einer Singularität heraus entstand und sich seitdem ausdehnt (siehe Expansion des Universums). Allerdings bleibt in diesem Modell offen, was vor dem Urknall war und wodurch er verursacht wurde. Zeit, Raum und Materie sind jedoch gemäß der Urknalltheorie erst mit dem Urknall entstanden. Dadurch wird der Frage nach dem „davor“ die Grundlage entzogen, denn einen Raum, in dem etwas hätte stattfinden können, gab es vor dem Urknall (per Definition) nicht. Hinzu kommt, dass ein Zeitpunkt vor dem Urknall rein physikalisch auch nicht definierbar ist. Da die naturwissenschaftlichen Gesetze für die extremen Bedingungen während der ersten etwa 10⁻⁴³ Sekunden (Planck-Zeit) nach dem Urknall nicht bekannt sind, beschreibt die Theorie den eigentlichen Vorgang strenggenommen überhaupt nicht. Erst nach Ablauf dieser Planck-Zeit können die weiteren Abläufe physikalisch nachvollzogen werden. So lässt sich dem frühen Universum z. B. eine Temperatur von 1,4 · 10³² K (Planck-Temperatur) zuordnen.

Das Alter des Universums ist aufgrund von Präzisionsmessungen durch das Hubble-Weltraumteleskop mithilfe von Gravitationslinsen mit 13,75 Milliarden Jahren relativ genau berechenbar. Das Universum ist maximal 170 Millionen Jahre älter oder 150 Millionen Jahre jünger als dieser Wert.^[2] Eine frühere Ermittlung des Alters durch den Satelliten WMAP ergab das etwas ungenauere Ergebnis von 13,7 Milliarden Jahren.
Das Alter kann auch durch Extrapolation von der momentanen Expansionsgeschwindigkeit des Universums auf den Zeitpunkt, an dem das Universum in einem Punkt komprimiert war, berechnet werden. Diese Berechnung hängt aber stark von der Zusammensetzung des Universums ab, da Materie bzw. Energie durch Gravitation die Expansion verlangsamen. Die bisher nur indirekt nachgewiesene Dunkle Energie kann die Expansion allerdings auch beschleunigen. So können verschiedene Annahmen über die Zusammensetzung des Universums zu verschiedenen Altersangaben führen. Durch das Alter der ältesten Sterne kann eine untere Grenze für das Alter des Universums angegeben werden. Im aktuellen Standardmodell stimmen beide Methoden sehr gut überein.

Sämtliche Berechnungen für das Alter des Universums setzen voraus, dass der Urknall tatsächlich als zeitlicher Beginn des Universums betrachtet werden kann, was wegen Unkenntnis der physikalischen Gesetze für den Zustand unmittelbar nach Beginn des Urknalls nicht gesichert ist. Zwar kann ein statisches Universum, das unendlich alt und unendlich groß ist, ausgeschlossen werden, nicht jedoch ein dynamisches unendlich großes Weltall. Dieses wird unter anderem durch die beobachtete Expansion des Weltalls begründet. Des Weiteren wies schon der Astronom Heinrich Wilhelm Olbers darauf hin, dass bei unendlicher Ausdehnung und unendlichem Alter eines statischen Universums der Nachthimmel hell leuchten müsste (Olberssches Paradoxon), da jeder Blick, den man gen Himmel richtet, automatisch auf einen Stern fallen müsste. Ist das Universum allerdings unendlich groß, hat aber nur ein endliches Alter, so hat uns das Licht von bestimmten Sternen einfach noch nicht erreicht.

Im intergalaktischen Raum (siehe auch Galaxie) beträgt die Materiedichte etwa ein Wasserstoff-Atom pro Kubikmeter, innerhalb von Galaxien ist sie jedoch wesentlich höher. Desgleichen ist der Raum von Feldern und Strahlung durchsetzt. Die Temperatur der Hintergrundstrahlung beträgt derzeit 2,7 Kelvin (also etwa −270 °C). Sie entstand 380.000 Jahre nach dem Urknall und wird auch als Geburtsschrei unseres Universums bezeichnet. Das Universum besteht nur zu einem kleinen Teil aus uns bekannter Materie und Energie (4 %), von der wiederum nur 10 % Licht aussendet und dadurch sichtbar ist; den größten Teil macht eine, durch eine Vielzahl von Beobachtungen indirekt nachgewiesene, aber bis heute weitgehend unverstandene „dunkle Materie“ (23 %) und die „dunkle Energie“ (73 %) aus, die für die beschleunigte Expansion verantwortlich ist.^[3] Auf die dunkle Energie wurde aus den Daten von weit entfernten Supernovaexplosionen geschlossen, ihre Existenz wird durch Satelliten wie COBE und WMAP und Ballonexperimente wie BOOMERANG sowie Gravitationslinseneffekte und die Galaxienverteilung im Universum bestätigt. Die Gesamtmasse des sichtbaren Universums liegt zwischen 8,5 · 10⁵² und 10⁵³ kg. Arthur Eddington vermutete bereits 1938, dass es genau 136 · 2²⁵⁶, oder ungefähr 1,57 · 10⁷⁹ Protonen und Elektronen gibt, mit einer Masse von 2,64 · 10⁵² kg. Zu dieser Masse kommt noch die Masse der Neutronen. Man nimmt an, dass es zusätzlich Dunkle Energie gibt, die dann auch eine Masse trägt. In der Theorie wird diese durch ihre antigravitative Wirkung (Massenabstoßung) ausgezeichnet. Mit ihr versucht man zu erklären, warum es nicht zum gravitativen Kollaps kommt (siehe „Big Crunch“). Bei entsprechend hoher Anfangstemperatur und niedriger Dichteverteilung kann aber auch die kritische Expansionsgeschwindigkeit erreicht werden (siehe Fluchtgeschwindigkeit), so dass eine unendliche Ausdehnung gegen die Schwerkraft möglich wäre.

Als Universum (von lateinisch universus „gesamt“, von unus und versus „in eins gekehrt“) wird allgemein die Gesamtheit aller Dinge bezeichnet. Im Speziellen meint man damit den Weltraum (veraltet auch Weltenraum), auch Weltall oder Kosmos (von griechisch κόσμος kósmos „(Welt-)Ordnung“, „Schmuck“, „Anstand“; das Gegenstück zum Chaos) und bezeichnet die Welt bzw. das Weltall sowohl als das sichtbare Universum, als auch als geordnetes, harmonisches Ganzes