Năm 1948, George Gamow và một số nhà thiên văn học khác đã cho rằng, vũ trụ ban đầu nóng ít nhất hàng triệu tỷ độ, sau đó nguội dần đi do sự giãn nở. Họ đã tính toán và đưa ra 1 số giá trị khác nhau về nhiệt độ hiện tại của bức xạ phông vũ trụ (5K, 28K, ...). Năm 1964, một nhóm các nhà thiên văn tại đại học Princeton đã bắt đầu xây dựng và triển khai các thiết bị để tìm kiếm bức xạ phông vũ trụ.

Wilson và Penzias không thuộc nhóm các nhà thiên văn đại học Princeton, sự phát hiện ra bức xạ phông cũng là do tình cờ. Năm 1965, trong quá trình thử nghiệm sự liên lạc giữa máy thu mặt đất và các vệ tinh nhận tạo, hai ông đã nhận thấy một tín hiệu rất yếu, phát ra đồng đều từ mọi phía trong không trung. Wilson và Penzias đã liên hệ và tiếp tục cộng tác với nhóm nghiên cứu của đại học Princeton, tiến hành những nghiên cứu sâu hơn về bức xạ phông vũ trụ. Năm 1978, hai ông đã được trao giải thưởng Nobel Vật lý.