Vật chất tối là vật chất không có bức xạ và do đó không thể phát hiện một cách trực tiếp, nhưng sự hiện diện của nó có thể suy luận được nhờ hiện tượng động lực học sinh ra bởi ảnh hưởng hấp dẫn của nó.
Sự tồn tại của vật chất tối được suy luận chủ yếu từ tốc độ quay của các thiên hà, vận tốc của các thiên hà trong các cụm, thấu kính hấp dẫn gây ra bởi các cụm thiên hà, và phân bố nhiệt của khí nóng trong các thiên hà và các cụm thiên hà. Vật chất tối giữ vai trò trung tâm trong sự hình thành cấu trúc vũ trụ. Có một lượng lớn các ứng viên vật chất tối không trọng tử (non-baryonic dark matter). Chúng bao gồm các hạt bền giả thuyết như WIMP (weak interction massive particle - hạt nặng tương tác yếu), neutralino (hạt siêu trung tính, siêu trung tính tử), axion (hạt trục, trục tử), gravitino (vi hạt trọng lực, trọng lực vi tử), v.v... Trong số các ứng viên không bền là vi hạt trọng lực với các neutrino (trung vi tử vi hạt trung tính) khô và vi phạm cân bằng R nhẹ.
Khái niệm về vật chất tối được giới thiệu lần đầu bởi J.H. Oort (1932, Bull. Astron. Inst. Netherlands, 6, 249), người đã nghiên cứu về chuyển động dọc của các ngôi sao trong các vùng lân cận của Hệ Mặt Trời và phát hiện rằng vật chất khả kiến có thể chiếm cao nhất là 50% của mật độ bề mặt ban đầu.
