暗物質與人們熟悉的常見物質不同，它不與電磁輻射相互作用，不能直接觀測到。暗能量的本質到現在仍然是一個科學界的謎題，科學家提出了許多關于暗能量的解釋，但還需要更多的觀測和研究才可以真正揭開暗能量的神秘面紗。

根據天文學的研究成果，宇宙中的可見物質只能占到總質量的5%，暗物質和暗能量分別占到宇宙質量的27%和68%，絕大多數物質人類都無法感知到。暗物質的概念是在20世紀初首次被提出，當時天文學家在觀測時發現一些已知的物理定律無法解釋的天文現象：一些星系邊緣的恒星旋轉速度遠遠超過預期，似乎有一種力量在維持它們按照這樣的速度旋轉，這種維持它們反常運動的物質就被叫做暗物質。

暗物質的存在和性質只能通過引力效應間接進行推斷。在20世紀之前，天文學家普遍認為宇宙的膨脹速度會在物質之間的引力作用下逐漸衰減，但后來天文學家發現宇宙的膨脹速度并沒有放緩，反而一直在加速。為此天文學家們提出了暗能量的概念，這種能量對物質作用的是一種排斥力，它用違反直覺的方式作用在宇宙上面，不斷推動宇宙向外擴張，并且加速這一進程。

人們在已經發現的微粒中找到了幾種暗物質的候選者，其中被認為最有可能是暗物質的為大質量弱相互作用粒子，這種粒子現在還停留在理論階段，理論預言這種粒子只能通過弱核力和引力產生相互作用，或者粒子的相互作用截面小于弱核力作用截面；另外它和普通粒子相比具有較大的質量。這種粒子的發現加速了人們對暗物質和暗能量的認識。