Universul nu se extinde într-un spațiu exterior preexistent; în schimb, însăși țesătura spațiului se întinde, mărind distanța dintre galaxii.

Conceptul de expansiune metrică a spațiului a fost fundamentat teoretic de Alexander Friedmann în 1922 și Georges Lemaître în 1927, folosind ecuațiile relativității generale ale lui Albert Einstein. Confirmarea observațională a venit în 1929, când astronomul Edwin Hubble a demonstrat că galaxiile se îndepărtează de noi cu o viteză proporțională cu distanța lor, fenomen cunoscut sub numele de Legea Hubble-Lemaître.Această expansiune nu înseamnă că galaxiile „zboară” prin spațiu, ci că spațiul dintre ele se creează în mod constant. La scară cosmologică, metrica spațiu-timpului se modifică, ceea ce face ca lungimea de undă a luminii să se întindă, fenomen numit deplasare spre roșu (redshift). Măsurătorile recente efectuate de misiunea satelitului Planck al Agenției Spațiale Europene (ESA) estimează rata actuală de expansiune, numită Constanta lui Hubble, la aproximativ 67,4 kilometri pe secundă pentru fiecare megaparsec de distanță.Un aspect fascinant este că expansiunea nu este uniformă în timp. În 1998, două echipe de cercetători conduse de Saul Perlmutter, Brian Schmidt și Adam Riess au descoperit că Universul se extinde din ce în ce mai rapid. Această accelerare este atribuită „energiei întunecate”, o forță misterioasă care constituie aproximativ 68% din densitatea totală de energie a Universului. Această descoperire a fost recompensată cu Premiul Nobel pentru Fizică în anul 2011.