在大爆炸出现的瞬间，微小量子构成了星系尺度之下的宇宙结构。为了弄清楚这些微小粒子是如何形成宇宙中的大尺度结构的，所以需要研究星系的分布状况。经过十多年的星系巡天发现，有些巨大空洞仅仅包含着少数星系，而尺度在300亿光年的区域的星系密度比较大。这是宇宙中密度变化的极限，宇宙在更大尺度上看起来是十分平滑的。正在进行的巡天将会为我们展示宇宙中比较近的星系分布图，尤其是斯隆数字巡天（SDSS）。

宇宙中最古老的辐射——宇宙微波背景（CMB）——是导致密度大幅涨落的主要原因。大爆炸后的几十万年就出现了这种辐射，当时该辐射的温度要低于太阳表面温度。在宇宙膨胀的过程中，这种辐射的温度大约下降了1000倍，在零上3度左右。1989年，宇宙背景探测者卫星（COBE）成功发射，仔细观测了这种辐射。卫星观测的数据表明，这种辐射拥有黑体谱，与理论预言相符。观测数据还显示了辐射强度中空间的微小起伏，指出密度涨落能够形成宇宙中的大尺度结构。卫星观测为进行宇宙学的基本模式提供了证据，还为这个领域的后续工作奠定了基础。

由于探测卫星的角分辨率比较低，所以只能观测到宇宙中的大尺度结构。背景辐射中的小尺度特征与宇宙中的物质和能量有着密切关系，借助于SDSS和超新星搜寻得到的数据，能够得知宇宙的基本特征，包括宇宙的年龄、宇宙中的物质、能量密度等。最新观测显示，物质和能量的总密度几乎等于保证宇宙平坦需要的数值。美国航空航天局研制出来的MAP、ESA的Plank巡天卫星、地面宇宙背景成像器等对宇宙背景辐射的观测，将会大大提高观测的精确度。这些设备不仅可以精确地测量宇宙学中的基本参数，还可以检验某些流行的宇宙学理论。地面研究可以改变测定出来的星系团内的热气体形成的背景辐射的形状，然后借助于Con-X观测到的这种热气体的性质，研究人员能够测量出星系团的距离，约束哈勃常数值，测量宇宙中的大尺度结构。

这些设备刚开始研究宇宙微波背景的偏振。大爆炸的瞬间，对引力波的影响促使背景辐射出现偏振现象。下一代卫星（CMB）的精确度更高，将会准确地测量出偏振性质，验证暴胀宇宙学模型，阐释地球加速器无法到达的宇宙中能量发生的物理变化。