自1922年天文学家雅各布·卡普坦首次提出星系中可能存在不可见的物质以来，人类对暗物质的探索已经度过了近一百个春秋，却依旧没能揪住这诡秘物质的一丁点尾巴。暗物质研究领域中总是流传着这样的冷笑话——暗物质确实是回事儿！（Dark matter is matter.）然而玩笑背后，这样一种看不见摸不着，只能凭借引力感受的物质也着实让科学家们抓破了头。
由于不会辐射电磁波，同时也不吸收和反射电磁波，同重子物质之间也仅存在引力相互作用，暗物质的存在直到近代才逐步被发现和确认。最初弗里茨·兹威基与扬·奥尔特分别敏锐地发觉，星系中应当存在更多看不到的物质（茨威格从后发星系团出发，而奥尔特从银河系出发），这些物质的存在直到薇拉·鲁宾开始观测星系的自转曲线才初见端倪。
如果只有重子物质存在，星系自转曲线应当同红线一般在星系外围迅速衰减，然而实际的观测却发现并非如此，这意味着星系外围有着大量“看不到”的物质存在。率先发现这一现象的科学家之一便是杰出的女性科学家薇拉·鲁宾。星系被包裹在巨大的暗物质团块当中，这些团块我们称之为暗物质晕。
如果只有那些可以发光的重子物质，星系外围的自转曲线本应符合牛顿力学和开普勒定律，很快地在星系外侧削减为零，但实际上由于暗物质晕的存在，它们呈现出平坦的图形，这同只有重子物质存在的星系自转曲线是截然不同的。
除此之外，由于存在引力作用，恒星或者星云的光在经过暗物质晕的时候会被扭曲，从而形成引力透镜现象。因为暗物质本身不发光，所以暗物质作为引力透镜是极为理想的。借助于这一工具，我们甚至能探测到星系碰撞时暗物质晕同中间的星系发生分离的子弹星系团现象。然而以上探测方法都属于间接测量，暗物质的属性是如此捉摸不定，时至今日，科学家仍未能直接（在粒子物理层面上）探测到暗物质的存在。
最初天文学家们认为所谓的暗物质，正是那些在宇宙中不发光的天体的总和——黑洞、褐矮星、行星等天体，它们被称为晕族大质量高密度天体（Massive Astrophysical Compact Halo Objects，简称：MACHOs）。虽然这些天体不发光或者发光极其微弱，但我们依然可以通过微引力透镜效应来观测到它们。
中微子和一些轻子是最先进入科学家视角的基本粒子，它们质量很小，呈电中性，同时可以在宇宙中大量存在。只不过中微子质量极小，在宇宙中甚至可以接近光速运动，这就意味着它们在宇宙早期冷却下来的时间较晚，甚至比重子物质还要更晚。这些粒子被作为热暗物质（Hot Dark Matter，简称HDM）的候选物。
冷暗物质（Cold Dark Matter，简称CDM）模型也便应运而生，这类模型是对那些质量较大的，速度更小的粒子的统称，它们被称为弱相互作用大质量粒子（Weakly Interacting Massive Particles，简称WIMPs）。弱相互作用大质量粒子是质量和相互作用强度都在电弱相互作用量级的基本粒子，不参与电磁和强相互作用。
由于WIMPs本身的物理性质极其不活泼，因此很难直接寻找到它们，不过基于这种猜想，众多物理实验得以建立起来。
暗物质的属性决定了我们很难直接接触并研究这种物质，不过好在它的诸多性质还是能够进行间接测量。科学家们真的有办法直接找到暗物质晕吗？有可能。暗物质晕本身不发光的特性使得它们成为了绝佳的引力透镜天体，利用引力透镜效应，我们可以“轻松”找到这些暗物质晕。只不过宇宙是如此浩瀚，即便星辰遍布天穹，暗物质晕大量存在，暗物质晕恰好位于恒星之前的概率依旧非常低。
暗物质的本质究竟为何？也许再过几年——或者几十年，我们终将揭开暗物质的神秘面纱；也或许，如同可控核聚变那样，我们距离暗物质的真相永远还差50年。