有关暗物质的故事可以分成两部分。首先，有证据可以证实它的存在。其次，是关于它究竟是什么的解释。
为什么宇宙需要暗物质？
从对宇宙大尺度结构的观察中得出结论：宇宙在开放和封闭之间是严格平衡的。这个平衡需要一定数量的物质来完成。我们称之为M。
通过研究大爆炸的核合成可以估计出宇宙的总重子物质。这是通过将当下观测到的宇宙的He/H比率与早期高温阶段中存在的重子物质的数量联系起来实现的，当时大部分氦都是由重子物质产生的。一旦宇宙的温度降到中子-质子质量差以下，中子就开始衰变为质子。如果早期的重子密度很低，那么在大量中子衰变之前，质子很难找到一个中子来制造氦，而中子衰变的数量不足以解释如今看到的氦的数量。因此，通过测量如今的He/H比值，可以估算出大爆炸后不久所需的重子密度，从而估算出如今重子的总数。我们需要0.05 M的总重子物质来解释已知的轻同位素比例。所以宇宙总质量的1/20是重子物质。
不幸的是，我们用望远镜能看到的所有东西的总质量的最佳估计数大约只有0.01M。那宇宙中其余99%的物质在哪里?它们就是暗物质。
因此，可得出两个结论。我们只能看到宇宙中0.05M重子物质中的0.01M。那剩下的一定是星系周围的重子暗物质晕。必须有一些非重子暗物质来解释剩余的95%的物质，以临界质量为单位，给出Ω，使宇宙的总质量等于1。
对于那些不相信传统的大爆炸模型，不想依靠想象的宇宙学来得出暗物质存在的人来说，还有其他更直接的方法。在星系团中已经观察到，星系团内星系的运动表明，它们受到总引力的约束，这是由于所述星系中发光物质的5-10倍。在一个单独的星系中，可以测量出恒星围绕星系旋转中心的旋转速度。由此产生的“旋转曲线”只是与星系中物质的分布有关。相对于我们在星系中看到的物质而言，星系中的外层恒星旋转得太快了。同样，能合理做出解释的物质是通过电磁辐射所能被观测到的物质的5倍。这些结果可以通过假设每个星系周围都有一个“暗物质晕”来解释。
