宇宙中的星系是如何形成，依然是天文物理學中最活躍的一個研究領域，並且繼續延伸至星系演化的領域，而有些觀念與看法已經被廣泛的接受。從宇宙微波背景輻射的觀測已經證實，在宇宙大爆炸之後，宇宙有一段時間是非常同質性的，其間的起伏低於十萬分之一。
今天最能被接受的觀點是原始擾動的成長形成，我們所觀察到的所有結構，原始擾動誘發局部地區氣體的物質密度增加，形成星團和恒星。這種模型的一種結果是在早期宇宙的一些地區，因為有較高一點的密度而形成了星系，因此星系的誕生與早期宇宙的物理息息相關。在這個領域的研究有許多都聚焦在我們自己的銀河系，因為它是最容易觀察的星系。這些觀察必須能解釋，或至少不再增加分歧的意見，星系演化的理論，包括：星系盤十分的薄、密度和自轉。
星系暈非常巨大、稀薄、沒有自轉或是只有微量的順向或逆向的轉動，也沒有可觀察出的結構。存在於星系暈中的恒星和星系盤中的比較，通常都非常老和金屬量非常少。（此處是一個對比，但是這些資料之間沒有絕對的關聯性。）
一些天文學家曾經鑒定出一些介於兩者之間的恒星，有人稱之為"低金屬密實盤"(metal weak thick disk)，也有人稱為"特殊第二族星"，不一而足。如果確實有明顯的區分，她們的描述將如同貧金屬星，但暈星並不那麼缺乏金屬，也沒有那麼老，並且軌道非常靠近星盤，有點兒"虛胖"的，較厚的星盤形狀。球狀星團是典型的老年貧金屬，不是所有的都像大多數的一樣是貧金屬，而且／或許有些是比較年輕的恒星。在球狀星團中有些恒星的年齡看起來好像和宇宙一樣老！
在每個球狀星團之中，實際上都是在同一個時間誕生的。只有少數幾個顯示有不同世代的恒星分別誕生，軌道細小接近星系中心的球狀星團，軌道接近星盤對星盤是低傾斜的和低離心率比較圓些，而距離較遠的球狀星團軌道來自所有的方向，也有較高的離心率。高速雲，中性氫的雲氣，如雨般的向星系墜入，並且推測從一開始就是如此，這是形成星盤中的雲氣與恒星誕生所必須的來源。
在我們的銀河系形成的現代理論中，最早期描述在一次單獨的快速碰撞事件之後，銀暈伴隨著星系盤面誕生了。在1978年，出現另一種版本，敍述的是一種漸進的過程，首先是較小的單位崩潰瓦解掉，然後才合併成為大的部分。更為現代的想法是銀暈可能是曾經環繞銀河系旋轉的矮星系和球狀星團被毀滅之後的碎片，那麼銀暈將是老的部分被回收更新成新天體的場所。
在最近幾年，主要的想法被集中關注在星系演化上的合併事件，在電腦技術上的快速進展允許對星系演化做更好的模擬，並且觀測技術的改進也提供了許多遙遠星系經歷合併事件的資料與資料。在1994年發現我們的衛星星系，人馬座矮橢球星系，正在被銀河系逐漸的撕裂和吞噬之後，這種事件被認為在大星系的演化中是十分普遍的。麥哲倫雲是我們的衛星星系，無疑的將來也會遭受和人馬座矮橢球星系相同的命運。合併掉大的衛星星系的事件或許可以解釋M31（仙女座大星系）看起來有雙重核心的問題。
人馬座矮橢球星系環繞我們我們銀河系的軌道幾乎是垂直銀河盤面的，他現在正在穿越盤面，每次穿越時恒星都會被剝離並進入我們銀河系的銀暈內，最後，人馬座矮橢球星系將只會剩下核心。儘管如此，他剩餘得品質仍然與巨大的球狀星團，像半人馬座ω星團和G1一樣，但看起來則相當不同，因為有大量神秘的暗物質出現，使它的表面密度較低，而一但成為球狀星團，神秘的暗物質含量可能就很少了。更多的矮星系與銀河系正在進行合併的例子是大犬座矮星系，被認為和2003年發現的麒麟座環和2005年發現的室女座星流有關。
巨大的橢圓星系可能來自於規模較大或多次的吞噬作用。在本星系群的銀河系和仙女座星系（M31）是重力的主宰者，兩者正以高速彼此接近之中，由於我們還無法測出M31在垂直於視線方向上的速度，所以我們也不知道是否會與銀河系相撞。如果這兩個星系相遭遇的話，重力擾動會使兩著都很劇烈的拋出一些氣體、塵埃和恒星進入星系際空間。她們將各自分開移動、減速，然後因為重力牽引的作用再度碰撞。最後，這兩個星系可能合而為一，噴出的氣流和塵埃在新生成的巨大橢圓星系周圍狂舞著；在合併過程中拋出的氣體之中，新的球狀星團，甚至矮星系都可能出現，並且成為橢圓星系的星系暈。
來自M31和銀河系的球狀星團也會留在暈中，成為其中的一部分。由於球狀星團內的恒星是緊緊的互相牽引住的，因此在這種大尺度的星系交互作用下能免於被摧毀；在恒星的尺度上，發生的改變很少。如果有人能從各處觀察合併的過程，他將進行得很緩慢，但是很壯觀的事件。在視野中，扭曲變形的M31非常壯觀，幾乎盤據了整個天空，M31確確實實的被摧毀：邊緣發生翹曲，這可能是與本身的伴星系交互作用造成的，也可能是不久前經過的矮扁球星系-殘骸還是星系盤中能被看見的族群。
在我們的世代，星系的大集中（星系團和超星系團）依然在進行中，這張由下往上的圖是"等級結構系統"（類似在大尺度下，星系形成的SZ圖。）當我們對銀河系與其他星系有更多的認識之後，關於星系形成與演化的最根本的問題，仍然只能做試探性的回答。
多重宇宙論（multiverse 或 meta-universe），或者叫多元宇宙論，指的是一種在物理學裏尚未證實的假說。根據這種假說，在我們的宇宙之外，很可能還存在著其他的宇宙，而這些宇宙是宇宙的可能狀態的一種反應，這些宇宙可能其基本物理常數和我們所認知的宇宙相同，也可能不同。多重宇宙這個名詞是由美國哲學家與心理學家威廉·詹姆士在1895年所提出的。
平行宇宙經常被用以說明：一個事件不同的過程或一個不同的決定的後續發展是存在于不同的平行宇宙中的；這個理論也常被用於解釋其他的一些詭論，像關於時間旅行的一些詭論，像“一顆球落入時光隧道，回到過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道”，解決此詭論除了假設時間旅行是不可能外，也可以以平行宇宙作解釋，而根據平行宇宙理論，這顆球撞上自己和沒有撞上自己是兩個不同的平行宇宙。
多重宇宙論在近代已經激起大量科學、哲學和神學的問題，而科幻小說亦喜歡將平行宇宙的概念用於其中。有一篇由美國宇宙學家馬克斯·鐵馬克（Max Tegmark）寫的平行宇宙專文，文中他將平行宇宙分成四類：
第一類：這類的宇宙和我們宇宙的物理常數相同，但是粒子的排列法不同，同時這類的宇宙也可視為存在於已知的宇宙（可觀測宇宙）之外的地方。
第二類：這類的宇宙的物理定律大致和我們宇宙相同，但是基本物理常數不同。
第三類（艾弗雷特（Hugh Everett III）的多世界詮釋）：根據量子理論，一件事件發生之後可以產生不同的後果，而所有可能的後果都會形成一個宇宙，而此類宇宙可歸屬於第一類或第二類的平行宇宙，因為這類宇宙所遵守的基本物理定律依然和我們所認知的宇宙相同（上述“一顆球落入時光隧道，回到了過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道”詭論的平行宇宙解決辦法屬於此種）。
第四類：這類的宇宙最基礎的物理定律不同於我們宇宙，而基本上到第四類為止，就可以解釋所有可能存在（也就是可想像得到的）的宇宙，一般而言這些宇宙的物理定律可以用M理論構造出來。
開放宇宙理論認為，我們目前所知的宇宙只是整個宇宙中可觀測的一小部分。在這個部分以外，整個宇宙尚有無限大的未被觀測的空間；根據相對論，光速為宇宙最快的速度，我們所看到的部分（可觀測宇宙）為已經到達地球的光線，而我們所觀測到的範圍又被稱做哈柏體積，哈伯體積直接取決於宇宙的年齡（因為若宇宙誕生於n年前，則能到達地球的光線最遠只能在n光年處，再更遠的光線則尚在路途上，故未能被地球上的觀測者所觀測），哈伯體積的膨脹是因為有越來越遠處的光線到達地球。
且根據鐵馬克教授的推論，在距離約1010118米的宇宙遠方（此值是根據質子配置而可能出現的模式總數所算出）可能有“另一個地球”“另一個自己”，換句話說，就是存有與我們可觀測宇宙（半徑約1026米）完全相同的分身，亦即開放宇宙理論說明了第一類平行宇宙的可能性。
泡沫宇宙理論認為存在有無限多的開放宇宙，而這些開放宇宙本身有著不同的物理常數，這些開放宇宙的“距離”比我們的開放宇宙的“邊緣”還要遠，意即這些宇宙存在於無窮遠的地方之外。
這個理論由安德列·林德最早提議，而泡沫宇宙理論本身能和暴脹理論在相當程度上契合，而這個理論本身牽涉到宇宙可能是由某個“親宇宙”的量子泡沫中所誕生的可能，而這些量子泡沫產生於能量的起伏，這些能量的起伏可能會產生微小的“泡沫”和蟲洞。若這些“泡沫”不是非常巨大，它們會像膨脹的汽球般，到了最後消失無蹤，不過如果能量起伏大於某個常數，這個泡沫就會不斷膨脹，甚而產生一個“子宇宙”，而“子宇宙”的體積可能大到足以讓宇宙大尺度結構存在的地步。
2005年，美國的理論物理學家LauraMersini-Houghton和Richard Holman預言宇宙輻射存在不規則分佈的原因是其他宇宙的牽引。普朗克天文望遠鏡的宇宙背景輻射圖在理論上是分佈均勻的，但實際結果顯示南半部天空中存在一個強大的中心，以及一個無法用現有物理學知識解釋的冷斑點。Mersini-Houghton認為這證實了自己的預測。
根據迴圈量子引力理論，大爆炸可能只是宇宙不斷膨脹和收縮的週期中，一個新的膨脹時期的開始而已。每個週期開始於大爆炸、結束於大擠壓（Big Crunch），而這個週期的輪回是無限的，被稱為“振盪宇宙”，在大爆炸之後宇宙膨脹，而之後在重力的作用之下宇宙開始收縮，然後接著是大擠壓，在大擠壓之後的下一次大爆炸被稱為大反彈，雖然這個模型曾經一度被否決，但是膜宇宙論近年來已重拾此模型（振盪宇宙模型）。
在每個週期中，宇宙可能會有不同的宇宙常數，而因此這些不同週期時的宇宙可視為第二種平行宇宙。泡沫宇宙理論和大反彈理論使第二種平行宇宙的存在成為可能。
量子力學的多世界解釋是一種主要的量子力學解釋，在由此解釋方式中的眾平行宇宙共有一個關於時間的變數，而這些平行宇宙彼此之間有著相同的起源，而這些宇宙彼此之間的基本物理定律相同，但物理常數可能會有所不同，而它們亦可能處於不同的狀態，而且這些宇宙彼此之間沒有任何的聯繫，因此它們彼此之間沒有任何訊息互通，這些宇宙彼此之間的關係由它們之間的疊加態決定。此理論為第三類平行宇宙的基礎。
根據M理論，我們的宇宙很可能是產生於11維薄膜的碰撞與撕裂當中，基本上由此產生的宇宙可以和多世界詮釋裏所說的宇宙極為不同的宇宙。由M理論可推出第四種平行宇宙的存在。
根據IIB型弦論，從十維弦論的世界到我們所知的四維世界有極多種的變換方式，而不同的變換方式會產生相當不同的宇宙。地景(landscape)是弦論的一項重要概念，反映了所有的物理參數，因此形成充斥著大量維度的地形，如同高山和谷地一般。處在谷地的流形，是屬於穩定真空，也是多維地景的極小值——我們的宇宙即位於此一狀態。
因為參數不只一個，我們實際上應把這個真空能量曲線想像成是一個複雜、多維度山脈的剖面，美國史丹佛大學的色斯金將此描述成弦論地景。由於這個多維地景的極小值（球可以停駐的凹陷底部），對應著時空的穩定組態（包括膜與通量），所以稱為穩定真空。真實的地景只容許兩個獨立的方向（南北向與東西向），而這也是我們所有可以畫出的方向。但是弦論地景因為可以擁有上百個方向，因此遠比真實地景來得複雜。弦論地景的維度不應與世界的真正維度相混淆；每個座標軸所測度的，並非物理空間中的某些位置，而是幾何的某個面向，例如把手的大小或膜的位置等。
IIB型弦論可對應到F理論，並且可以求得10500個解，亦即有10500種不同組態，各自對應不同的宇宙形式。地景說即推測：整個宇宙實際上是一團擴張中泡泡裏的泡泡，每層泡泡擁有自己的物理定律。其中僅有極少數的泡泡，適合像星系和生命等複雜結構的形成。我們宇宙便是隨機佔據了某塊谷地，發展出現今萬物。
有物理宇宙學家指出，膨脹宇宙的未來很可能會為繼續膨脹。若果事實如此，宇宙將因其膨脹而繼續冷卻，並會達到並不足以支援生命的溫度。因此，膨脹宇宙的未來又稱為大凍結。
膨脹宇宙的未來將會是蒼涼的。 若根據宇宙學常數加速了宇宙的膨脹，星系間的距離將會持續增加。紅移將會被拉長，到達的光子將會是長波長和低能量的光子。恒星的形成仍會維持於1×1012至1×1014年，但形成恒星的氣體將會耗盡。當最後一顆恒星用完其燃料後，宇宙將不可能再支持生命及產生足夠熱量。根據預測質子衰變的理論，恒星殘餘物將會消失，剩下的將會只是黑洞，而黑洞亦會因放出霍金輻射而慢慢消失。 最終，若果宇宙溫度達到一個均勻溫度，那麼再沒有活動能在宇宙中作出，從而導致宇宙熱寂。屆時，宇宙將會空無一切，且毫無生機。溫度亦會持續下降。
其他宇宙的未來有很多可能性，而這些主要有3種：持續膨脹、停止膨脹和收縮。
宇宙若無足夠能量，將會停止膨脹。停止膨脹將會是最理想的環境，宇宙溫度適中之餘，亦有足夠資源支持恒星形成，甚至生命。
宇宙終究是會繼續膨脹的, 由於星系間並無回返的引力作用, 膨脹擴張是不會停止的。當然恒星的能量也會耗盡成為黑洞。
有些宇宙膨脹到某一階段，將會停止膨脹並反過來收縮。收縮將會縮小各星系間的距離，令宇宙溫度上升，並最後導致大壓縮，大爆炸的相反。但這樣可能形成一個新的宇宙。
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