銀河系演化的研究現今才有一些成就。關於太陽附近老年恒星空間運動的資料表明，在原銀河星雲的坍縮過程中，最早誕生的是暈星族，它們的年齡是100多億年，化學成分是氫約占73%，氦約占27%。而大部分氣體物質集聚為銀盤，並隨後形成盤星族。現今還從恒星的形成和演化、元素的豐度的變遷、銀核的活動及其在演化中的地位等角度探討銀河系的整體演化。六十年代發展起來的密度波理論，很好地說明了銀河系旋渦結構的整體結構及其長期的維持機制。研究年表
1750年—英國天文學家賴特（Wright Thomas）認為銀河系是扁平的。
1755年—德國哲學家康得提出了恒星和銀河之間可能會組成一個巨大的天體系統；隨後的德國數學家郎伯特（Lambert Johann heinrich）也提出了類似的假設。
1785年—英國天文學家威廉·赫歇耳用“數星星”的方法繪製了一張銀河圖，在赫歇耳的銀河圖裏，銀河系是偏平的，被群星環繞，其長度為7000光年，寬1400光年。我們的太陽處在銀河系的中心，這是人類建立的第一個銀河系模型，它雖然很不完善，但使人類的視野從太陽系擴展到銀河系廣袤的恒星世界中。
1845年—羅斯勳爵發現第一個漩渦星系M51。
1852年—美國天文學家史帝芬．亞歷山大聲稱銀河系是一個旋渦星系，卻拿不出證據加以證明。
1869年—英國天文學作家理查．普洛托克提出相同的見解，但一樣無法證實。
1900年—荷蘭天文學作家科內利斯．伊斯頓公佈銀河系漩渦結構圖，然而旋臂及銀心都畫錯了。
1913年—科內利斯．伊斯頓再度公佈錯誤的銀河系漩渦結構圖。
1917年，美國天文學家沙普利（Harlow Shapley）用威爾遜山天文臺的2.5米反射望遠鏡研究當時已知的100個球狀星團，通過觀測其中的造父變星來確定這些球狀星團的距離。他發現其中有1/3位於人馬座內，其餘的則基本上位於以人馬座為中心的半個天球上。他認為球狀星團分佈的這種表面上的不稱性，正是由於太陽不在銀河系中心所造成的，提出太陽系應該位於銀河系的邊緣。
1922～1924年哈勃發現，星雲並非都在銀河系內。哈勃在分析M31仙女座大星雲一批造父變星的亮度以後斷定，這些造父變星和它們所在的星雲距離我們遠達幾十萬光年，因而一定位於銀河系外。這項於1924年公佈的發現使天文學家不得不改變對宇宙的看法。
1926年—瑞典天文學家林得·布拉德（Lindblad Bertil）分析出銀河系也在自轉。
1927年，荷蘭天文學家奧爾特定量地測出了銀河系的較差自轉，進一步證明太陽確實不在銀河系中心。恒星圍繞銀心旋轉就像行星圍繞太陽一樣，並且距銀心近的恒星運動得快，距離遠的運動得慢。他算出太陽繞銀心的公轉速度為每秒220 公里，繞銀心一周要花2.5 億年。簡·奧爾特證實了銀河系是個漩渦星系，而且各旋臂越纏越緊。他還發現銀河系中心，氣體雲向外移動。
1929年—荷蘭天文學家巴特．博克計畫使用恒星計數法探測銀河系的結構，十多年後宣告失敗。
1931年—巴德於威爾遜山天文臺工作，並開始發展星族的概念。巴德發現仙女座大星雲中，OB型超巨星只出現于旋臂中，因此建議測量銀河系中OB型恒星的距離，但是這類恒星大多遠在一千光年之外，無法用視差法測距。
1943年—威廉．摩根（William Morgan）與光譜學家飛利浦．基南共同發表一套完整的光譜圖集來描述各種不同光譜型和光度級的恒星之光譜特徵，稱為MK（摩根—基南）分類系統。
1947年—利用MK系統來描繪銀河系的旋臂。
1950年—用49個OB型單星及三個OB型星群的距離，無法顯現出清楚的旋臂結構。同時受到巴德的啟發改而觀測描繪銀河系中的HII區，並用位於其中的OB型星來定出距離。通過電波觀測，發現銀河系的星際空間存在著大量氣體，尤其是中性氫，它們幾乎遍佈整個銀河系，這些氣體發射波長為21釐米的電波。當人們弄清楚了這些中性氫氣雲在銀河系中的分佈後，他們便推測了銀河系的大致形狀，認為那是一個旋窩星系。
電離氫區（HII regions）和中性氫區（HI regions）以氫為主要成分的星際氣體雲，若星雲附近有OB型熾熱恒星，則中性氫會被恒星的紫外輻射電離，形成HII區，溫度達到104K。中性氫原子從最低能態變為電離狀態須經波長短於912埃的紫外線照射。此外，當星際雲之間的密度非常低時，中性氫原子在宇宙線的作用下也會電離。電子和質子一旦分開，就不容易再複合，從而也會形成HII區。在距激發星10～100秒差距（視星雲中氫原子的密度而定）以外，使氫電離的高能光子會迅速減少，HII區就過渡到HI區。事實上大部分氣體雲都處於中性氫狀態，HI區的溫度一般在100K以下。觀測銀河系旋臂的中性氫原子數密度約為每立方釐米1～10個，旋臂之間約為每立方釐米0.1個。估計中性氫的品質占銀河系總品質的1.4～7%。由HII區過渡到HI區，氫的電離度下降得很快，過渡區的厚度取決於星雲氣體的密度，而同激發星的性質和HII區的半徑無關。至於HII區的大小則取決於激發星的溫度和星雲氣體的密度。觀測HI區和HII區所用的方法不同。前者只能用無線電方法觀測氫原子發出的中性氫21釐米譜線，而後者除可觀測無線電波外，還可以觀測可見光波段的發射線和吸收線。
1951年—科學家首次發現銀河系有3條旋臂。將HII區的位置畫在銀河系圖上，揭示了兩個旋臂，分別是獵戶臂及英仙臂，並在同年美國天文學會年會上發表，證明了銀河系屬於漩渦星系型態。
1964年—美籍華裔科學家林家翹與徐遐生提出旋渦星系螺旋臂的維持密度波理論，初步解釋了旋臂的穩定性，他們建議螺旋臂只是螺旋密度波的顯示。他們假設恒星在細長的橢圓軌道上並且原來的軌道方向是互有關聯的，也就是說，橢圓以很平順的方式隨著與核心距離的增加逐漸改變了他們的方向。這就是圖中所說明的，很清楚的觀察到橢圓軌道在某些區域緊密結合在一起的”現象”就是螺旋臂。因此恒星並不是永遠保持在我們現今所看見的位置，他們只是在軌道上移動時經過螺旋臂。
二擇一的另一個被推薦的假說是星系的運動造成恒星陷入波浪中，因為形成時最亮的恒星也會最快死亡，便會在波的後方形成黑暗的區域，因而使得波被看見。
二十世紀七八十年代，人們探測銀河系一氧化碳分子的分佈，又發現了第四條旋臂，它跨越狐狸座和天鵝座。1976 年，兩位法國天文學家繪製出這四條旋臂在銀河系中的位置，分別是圓規座旋臂、盾牌座-半人馬座旋臂、人馬座旋臂和英仙座旋臂。
1971年英國天文學家林登·貝爾和馬丁·內斯分析了銀河系中心區的紅外觀測和其他性質，指出銀河系中心的能源應是一個黑洞。
1982年—美國天文學家賈納斯和艾德勒完成對銀河系434 個銀河星圖的圖表繪製，發表了每個星團的距離和年齡數字。他們發現，銀河系並沒有旋渦結構，而只是一小段一小段地零散旋臂，漩渦只是一種“幻影”，這裏因為銀河系各處產生的恒星總是沿銀河系旋轉方向形成一種“串珠”。而不斷產生的新恒星連續地顯現著渦旋的幻影。
1989年—太陽離銀心到底有多遠？這個所謂的“銀心距”，對於銀河系來說，是個基本的和重要的參數。自1918年以後的70來年間，一直有人根據球狀星團的空間分佈等方式進行探討。許多人設法運用不同的方式研究。科學家們得出的數值不相同，最小為22800光年，最大為27700光年。1989年得出的結果是24400光年，上下可能各有3000光年的誤差。照這樣說來，太陽和太陽系天體都在銀河系中比較靠近中間的地方。
2004年—天文學家使用甚大望遠鏡（VLT）的紫外線視覺矩陣光譜儀進行的研究，首度在球狀星團NGC 6397的兩顆恒星內發現了鈹元素。這個發現讓他們將第一代恒星與第二代恒星交替的時間往前推進了2至3億年，因而估計球狀星團的年齡在134±8億歲，因此銀河系的年齡不會低於136±8億歲。
2005年—科學家用斯皮策（史匹哲）紅外太空望遠鏡對銀河系中心進行了一次全景式掃描，他們分析了掃描得到的資料後認為，銀河系的中心是一個棒狀結構。天文學家說，這個棒狀體長約2.7萬光年，比早先的猜測長7000光年，它所指的方向相對於太陽和銀心連線之間的夾角約為45度。這一研究成果證實了早先人們對銀河系形狀的猜想：銀河系不是一個簡單的旋渦星系，而是一個有棒狀星核的SBc棒旋星系（旋臂寬鬆的棒旋星系），總品質大約是太陽品質的6,000億至30,000億倍。有大約1,000億顆恒星。銀河的盤面估計直徑為100,000光年，太陽至銀河中心的距離大約是26,000光年，盤面在中心向外凸起。
2006年—銀河系銀暈的外面還有一個範圍更大的 物質分佈區——暗暈，那是現今科學家們十分關注的地方，因為暗暈中可能存在著大量的暗物質。2006年1月，科學家宣佈說，他們已證實銀河系發生了彎曲變形，而導致其變形的力量來自環繞其週邊的暗物質激蕩。科學家解釋說，暗物質雖然看不見，但它們的品質可能是銀河系中可見物質的20倍，所以對銀河系中天體的影響是不可小視的。
2008年—另外一個令人關注的問題是“人馬座A*（Sagittarius A*）”：一個讓人困惑多年的位於銀心的射電發射源。天文學家一直懷疑那是存在於銀河系中心的巨大黑洞，但始終沒得到確鑿的證實。2008年，科學家宣佈說，他們通過觀測證實銀心中的確存在著黑洞。科學家花了16年時間在智利的歐洲南方天文臺追蹤圍繞銀心運行的28顆恒星，從而證實了黑洞的存在，因為黑洞影響著這些恒星的運行。探測表明，這個名為“人馬座A*”的巨型黑洞，其品質是太陽的400萬倍，距離地球大約2.7萬光年。
2008年—最新的研究表明，銀河系只有兩條主旋臂，這兩條主旋臂就是英仙座旋臂和盾牌座-半人馬座旋臂，它們都與銀河系核球中心的恒星棒連接著。這一認識來自2008年6月3日公佈的一幅由斯皮策（史匹哲）紅外太空望遠鏡拍攝的銀河系照片，這是人類迄今為止拍攝到的最為詳細也是最大的。
一幅銀河系照片，它由80萬張圖片組合而成，全長達55米，解析度比此前最為清晰的銀河系照片高100倍。在這幅圖片的幫助下，科學家對銀河系進行了恒星計數，他們在計數後認為銀河系只兩條主要旋臂。在依據此項研究繪製的銀河全圖上，人們看到兩條源於核球的主旋臂，太陽依然位於銀河系接近邊緣的地方，它的具體位置是獵戶座旋臂的內側，這是一條小旋臂，處於人馬座臂和英仙座臂之間。人馬臂和矩尺臂絕大部分是氣體，只有少量恒星點綴其中。
科學家利用NASA的遠紫外譜儀探索衛星首次探測到船底座伊塔星（Eta Carinae）的伴星。船底座伊塔星是銀河系中最重最奇異的星體，坐落在離地球7500光年船底座，在南半球用肉眼就可以清楚的看到。科學家認為船底座伊塔星是一個正迅速走向衰亡的不穩定恒星。
據《自然》雜誌報導，美國天文學家在距離地球149光年的地方天鵝星座中的HD188753星系發現了一個具有三顆恒星的奇特星系，在這個星系內的行星上，能看到天空中有三個太陽。
現今美國宇航局尋找地球以外生命物質存在證據的科研小組研究發現，某些在實際生命化學反應中起到至關重要作用的有機化學物質，普遍存在於我們地球以外的浩瀚宇宙中。上述研究來自“美國宇航局艾姆斯研究中心（NASA Ames Research Center）”的一個外空生物科研小組。利用美國宇航局斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope）最近的觀測結果，天文學家在我們所居住的銀河系內，到處都發現了一種複雜有機物‘多環芳烴’（PAHs）存在的證據。
但是這項發現一開始只得到天文學家的重視，並沒有引起對外空生物進行研究的天體生物學家們的興趣。因為對於生物學而言，普通的多環芳烴物質存在並不能說明什麼實質問題。但是現今一項分析結果中卻驚喜的發現，宇宙中看到的這些多環芳烴物質，其分子結構中含有‘氮’元素（N）的成分，這一意外發現使我們的研究發生了戲劇性改變。在斯皮策太空望遠鏡的觀測中還顯示出，在宇宙中一些即將死亡的恒星天體周圍，環繞其外的眾多星際物質中，都大量蘊藏著這種特殊的含氮多環芳烴成分。這一發現從某種意義上似乎也告訴我們，在浩瀚的宇宙星空中，即使在死亡來臨的時候，同時也孕育著新生命開始的火種。
通過分析星系團，斯隆數位天空觀測計畫天文學家確定，暗能量正在驅動著宇宙不斷地膨脹。
據英國《衛報》報導，證實宇宙正在膨脹是本年度最重大的科學突破。近73%的宇宙由神秘的暗能量組成，它是一種反重力。在19日出版的美國《科學》雜誌上，暗能量的發現被評為本年度最重大的科學突破。通過望遠鏡，人類在宇宙中已經發現近2000億個星系，每一個星系中又有約2000億顆星球。但所有這些加起來僅占整個宇宙的4%。
在新的太空探索基礎上，以及通過對100萬個星系進行仔細研究，天文學家們至少已經弄清了部分情況。約23%的宇宙物質是“暗物質”。沒有人知道它們究竟是什麼，因為它們無法被檢測到，但它們的品質大大超過了可見宇宙的總和。而近73%的宇宙是最新發現的暗能量。這種奇特的力量似乎正在使宇宙加速膨脹。英國皇家天文學家馬丁·裏斯爵士將這一發現稱為“最重要的發現”。
這一發現是繞軌道運行的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）和斯隆數字天文臺（SDS S）的成果。它解決了關於宇宙的年齡、膨脹的速度及組成宇宙的成分等一系列問題的長期爭論。天文學家現今相信宇宙的年齡是137億年。
據美國國家地理雜誌報導，日前，天文學家描繪出了銀河系最真實的地圖，最新地圖顯示，銀河系螺旋手臂與之前所觀測的結果大相徑庭，原先銀河系的四個主螺旋手臂，現只剩下兩個主螺旋手臂，另外兩個手臂處於未成形狀態。
這個描繪銀河系進化結構的研究報告發表在本周美國密蘇里州聖路易士召開的第212屆美國天文學協會會議上。3日，威斯康辛州立大學懷特沃特分校的羅伯特?本傑明將這項研究報告向記者進行了簡述。他指出，銀河系實際上只有兩個較小的螺旋手臂，與之前天文學家所推斷結果不相符。
在像銀河系這樣的棒旋星系，主螺旋手臂包含著高密度恒星，能夠誕生大量的新恒星，與星系中心的長恒星帶清晰地連接在一起。與之比較，未成形螺旋手臂所具有的高氣體密度不足以形成恒星。
長期以來，科學家認為銀河系有四個主螺旋手臂，但是最新的繪製地圖顯示銀河系實際上是由兩個主手臂和兩個未成形手臂構成。本傑明說，“如果你觀測銀河系的形成過程，主螺旋手臂連接恒星帶具有著重要的意義。同樣，這對最鄰近銀河系的仙女座星系也是這樣的。”
繪製銀河系地圖是一個不同尋常的挑戰，這對於科學家而言就如同一條小魚試圖探索整個太平洋海域一樣。尤其是灰塵和氣體時常模糊了我們對星系結構的觀測。據悉，這個銀河系最新地圖主要基於“斯皮策”空間望遠鏡紅外線攝像儀所收集的觀測資料。威斯康辛州立大學麥迪森分校星系進化專家約翰加拉格爾說，“通過紅外線波長，你可以透過灰塵實際地看到我們銀河系的真實結構。”當前，“斯皮策”空間望遠鏡所呈現的高清晰圖像使天文學家能夠觀測大品質恒星是如何進化、宇宙結構是如何成形的。
斯皮策太空望遠鏡科學中心從事攝像儀研究的肖恩·凱裏說，“通過這些清晰圖片，你將真實地看到個別的太空目標，更加真實地理解銀河系的結構特徵。”
最新的銀河系地圖包括螺旋手臂密度和位置的資料資料，麻塞諸塞州哈佛-史密森天體物理學中心（CfA）馬克-裏德說，“當前我們開始以立體距離跟蹤銀河系的螺旋手臂結構。”
CfA的湯瑪斯·戴姆指出，之前人們都認為我們的銀河系有兩對非常對稱的螺旋手臂，但最新研究顯示我們之前生活在美麗螺旋手臂星系夢想已破滅。
對北半球來說夏季看到的銀河（在天蠍座、人馬座延伸至夏季大三角，甚至仙后座）最明顯，冬季銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座）。
穿過空間：一般而言，根據愛因斯坦的狹義相對論，任何物體通過空間時的絕對速度是沒有意義的，因為在太空中沒有合適的慣性參考系統，可以作為測量銀河速度的依據（運動的速度，總是需要與另一個物體比較才能量度）。
因為各向宇宙微波背景輻射非常的均勻，只有萬分之幾的起伏。所以就讓喬治·斯穆特想到了一個方法，就是測量宇宙微波背景輻射有沒有偶極異向性。
在1977年， 美國勞倫斯伯克萊國立實驗室的喬治·斯穆特等人，將微波探測器安裝在U-2偵察機上面，確切地測到了宇宙微波背景輻射的偶極異向性，大小為 3.5±0.6 mK，換算後，太陽系在宇宙中的運動速度約為390±60 km/s，但這個速度，與太陽系繞行銀河系核的速度220 km/s 方向相反，這代表銀河系核在宇宙中的速度，約為600 多km/s。
有鑒於此，許多天文學家相信銀河以每秒600公里的速度相對於鄰近被觀測到的星系在運動，大部分的估計值都在每秒130～1,000 公里之間。如果銀河的確以每秒600公里的速度在運動，我們每天就會移動5,184萬公里，或是每年189 億公里。相較於太陽系內，每年移動的距離是地球與冥王星最接近時距離的4.5倍。
所謂第四宇宙速度，是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度，約為110-120km/s，這個資料是指在銀河系內絕大部分地方所需要的航行速度。但如充分利用太陽系的線速度以及地球的線速度，最低航行速度可減小為82km/s。(續)
