冷暗物质（或CDM）是大爆炸理论在改善的过程中加入的新材料，这种物质在宇宙中不能用电磁辐射来观测，因此是暗的；同时这种微粒的移动是缓慢的，因此是冷的。在2006年，多数的宇宙学家热衷于描述冷暗物质如何在早期宇宙仍是平滑的初始状态下（如宇宙微波背景辐射所示），如何形成如同我们今日所见的星系和星系团的结构－宇宙的大尺度结构。

在冷暗物质的理论中，结构依层级增长，在连续和逐级增长的过程中，少量的物质先塌缩和合并在一起，逐渐形成越来越巨大的结构。在流行在80年代的热暗物质的事例中，结构不依层级增长（由下而上），而是以断裂的方式发展（由上而下），最巨大的超星系团先形成像船舱甲板似的，像薄煎饼的层状结构，然后断裂形成，像星系——我们的银河系——这样的小碎片。热暗物质预测的与观察到的大尺度结构大相庭，而冷暗物质的事例却总能与观测的现象契合。

有两个重要的矛盾出现在冷暗物质理论的预测和观测的事例之间：星系和星系团在空间中的出现和形成，为冷暗物质的拼图制造了潜在的危机。

星系晕尖点问题：冷暗物质预言星晕的自转曲线比观测到的曲线更为锐化。

消失的卫星星系问题：冷暗物质预测有为数众多的小矮星系，质量约千倍于银河系，但观测上没有见到。

这两个问题都已经有一些解释被提出来，而其中有一些或许真的能解决问题。

候选者被分为两类：

大质量弱相互作用粒子（WIMP，Weakly Interacting Massive Particles）：是假设中的一种仍未知的粒子。很不幸的，没有已知的粒子需要这假设的产物。寻找这种粒子的企图，只能在粒子加速器下使用高敏感度的探测器尝试直接的检测出来。

大质量致密晕天体（MACHO，Massive Compact Halo Objects）：假设暗物质包致密的天体，如黑洞、中子星、白矮星、非常暗淡的恒星、或是不发光的行星等等。利用重力透镜在星系的背景中可以寻找到这些对象所引发的作用。