O existencii tmavej hmoty prvýkrát referoval už v roku [[1933]] švajčiarsko-americký astronóm [[Fritz Zwicky]], ktorý zistil nezrovnalosti pri štúdiu rotácie [[galaxia|galaxií]]. Ak by neexistovala v galaxiách žiadna iná hmota okrem pozorovanej, mala by rýchlosť, ktorou obiehajú hviezdy okolo jadra galaxie zodpovedať [[Keplerove zákony|Keplerovým zákonom]]. Z jeho pozorovaní však vyplynulo, že hviezdy od určitej vzdialenosti od stredu galaxie obiehajú omnoho rýchlejšie, než by mali podľa výpočtov. Tento pohyb bol vysvetlený práve tmavou hmotou.
Podľa posledných meraní je vo [[vesmír]]e 23% tmavejsvietiacej hmoty, zatiaľ čo známa hmota, ktorá tvorí všetky priamo alebo nepriamo pozorované objekty, tvorí len 4%. Zvyšok vesmíru, teda 73%, je tvorený [[tmavá energia|tmavou energiou]]. Podstata tmavej hmoty ani tmavej energie nie je doteraz vysvetlená. Jedna z teórií hovorí, že môže ísť o málo žiarivé objekty tvorené baryónovou (obyčajnou) hmotou - [[hnedý trpaslík|hnedí trpaslíci]], vychladnutí [[biely trpaslík|bieli]] a [[červený trpaslík|červení trpaslíci]], [[neutrónová hviezda|neutrónové hviezdy]] alebo [[čierna diera|čierne diery]]. Tieto objekty sú súhrnne označované [[MACHO]] (MAsívne Compaktné Halové Objekty). Podľa iných teórií sa tmavá hmota skladá z úplne iných častíc ako baryónová hmota. Do úvahy prichádzajú [[neutríno|neutrína]], ale aj exotické častice: [[WIMP]]-y, [[Higgsov bozón|Higgsove bozóny]] a iné. WIMP-y majú byť [[hypotetická častica|hypotetické častice]], ktoré síce majú [[hmotnosť]], ale z nejakých dôvodov neinteragujú s časticami normálnej hmoty – baryónmi, akými sú protóny a neutróny, pretože sa skladajú z nejakej neznámej nebaryonickej hmoty. Ďalšia teória tvrdí, že tmavá hmota neexistuje a nezrovnalosti medzi pozorovaným a predpokladaným gravitačným pôsobením objektov sú dôsledkom našich chybných predstáv o gravitácii.
V poslednej dobe sa však objavila nová teória vysvetľujúca zdanlivé nezrovnalosti v rotácii hviezd v galaxiách. Podľa nej nemôžu byť pohyby hviezd v galaxii popisované len podľa [[Newtonove zákony|Newtonových zákonov]], ale musí sa prihliadať aj k [[teória relativity|teórii relativity]] napriek tomu, že ich rýchlosť sa ani zďaleka nepribližuje [[rýchlosť svetla|rýchlosti svetla]].
