暗物质的发现并不是直接观察到它，而是通过间接证据推测其存在。科学家注意到，宇宙中许多天文现象无法用已知的普通物质解释，因此提出了“暗物质”这一假设来填补这些理论上的空白。

上世纪三十年代，美国天文学家弗里茨·兹维基在观测后发座星系团时，发现星系团中的星系运动速度远高于根据可见物质质量计算出的引力所能约束的范围，如果只考虑可见物质，星系团中的星系应该会因为速度过快而飞离星系团，但实际上它们仍然聚集在一起，并没有分散。

他发现，星系团的总质量必须比观测到的可见物质质量高出大约400倍，才能解释星系高速运动而不分散。为此，他提出了“暗物质”这个假设，他认为，暗物质是“看不见”的，不发射或吸收光，因此无法通过传统的光学手段直接观测到，通过引力与其他物质发生相互作用。

随着现代望远镜和光谱仪的使用，天文学家可以使用更精确的仪器获得准确结果。

在20世纪70年代，天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）和肯特·福特（Kent Ford）研究了多个螺旋星系的旋转曲线，按照牛顿引力定律，离星系中心越远的恒星，其运动速度应该逐渐降低，否则将会被“甩”出去，然而，实际观测显示星系外围恒星的旋转速度保持恒定。

但如果依靠星系中可见的质量不足以提供保持这种稳定的旋转速度的引力，星系外围必然该分散开来，实际情况并没有，外围区域必须存在大量看不见的物质，这些物质被认为是暗物质。

自此科学界重新关注暗物质这一概念。20世纪80年代，天文学家观察到星系团的引力透镜效应远远强于仅由可见物质所能解释的强度。什么是引力透镜效应？大质量天体会弯曲周围的时空，使经过的光线发生弯曲，产生“引力透镜效应”。

20世纪90年代，一系列卫星和地面实验对宇宙微波背景辐射进行了详细测量，什么是宇宙微波背景辐射？宇宙微波背景辐射（CMB）是宇宙大爆炸后的余辉，记录了早期宇宙的物质分布，CMB的波动模式显示，普通物质仅占宇宙总质量的5%左右，这需要一种额外的物质来解释其结构演化，这个额外的物质指的就是暗物质。

暗物质是一种理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见物质的任何一种已知的物质，暗物质不发光、不反射光，也不参与电磁相互作用，因此用肉眼或望远镜都无法直接观测到它。

步入21世纪后，对于暗物质的探测主要可以分为直接探测，即在地下直接探测暗物质粒子与普通原子核碰撞产生的信号，这个信号极为微弱，宇宙线的噪声信号都比暗物质散射信号大得多，所以需要把实验室建在很深的地下，但是探测实验进行了三十年未有发现。

间接探测是探测两个暗物质粒子碰撞后发生“湮灭”变成夸克、轻子这些不稳定的粒子，这些不稳定粒子会迅速衰变成为稳定粒子，如正负电子、正反质子、中微子、光子。间接探测即是通过寻找宇宙线中的这些信号来寻找暗物质，也未产生欣慰人心的成果。

未来，随着探测技术的不断进步和创新，人们有望揭开暗物质的神秘面纱。