最早提出证据并推断暗物质存在的是20世纪30年代荷兰科学家Jan Oort与美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基等人。
弗里茨·兹威基观测螺旋星系旋转速度时，发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快，故推测必有数量庞大的质能拉住星系外侧组成，以使其不致因过大的离心力而脱离星系。
天文学家使用引力透镜间接地探测了子弹星系团中不可见物质的分布，发现在碰撞的过程中它们也能不受影响地彼此穿过。
前不久天文学家发现了个奇怪的“超稀疏”星系——NGC 1052-DF4，认为这个星系由于包含的暗物质过少的原因，无法凝聚太多的构成星系的物质，导致整个星系中的恒星数量非常稀少，在天文望远镜中只能隐约看到这片区域只有比周围略微亮一点，以至于怀疑这片区域可能是首次观察到没有暗物质的区域，暗物质被认为是构成宇宙中的星系结构最重要的组成部分，天文学家把这些观察结果发表在《天体物理期刊通讯》上，证实宇宙中存在没有暗物质的星系。
在去年的时候，由耶鲁大学的彼得范多肯（Pieter van Dokkum）教授领导的研究组就发现了一个编号为NGC 1052-DF2的超稀疏星系，分析认为这个星系可能是没有暗物质的原因，然而学术界对这一结果表示质疑，暗物质虽然无法直接观察到，但宇宙学理论认为宇宙全部物质有85%左右的成分是暗物质占据，它也是星系在不断旋转中保证其中的恒星不被抛散出去的基础，星系如果没有这种物质基本很难成形。
这些观察结果是由凯克天文台的蜻蜓望远镜头阵列（Dragonfly Telephoto Array）发现的，这次发现的NGC 1052-DF4星系与去年发现的NGC 1052-DF2星系都在同一星空区域，它们包含的恒星数量只有银河系的1%左右，如果星系缺少暗物质做为纽带仅仅依靠核心中的黑洞引力来聚集物质的话，许多星系将无法形成，不过这两个超稀疏星系的发现也证实了不含暗物质的星系比之前认为的要多。
宇宙中星系密集的地方也是暗物质较为集中的区域，美国宇航局(NASA)网站也公布了一则消息：哈勃望远镜发现超密集星团Messier 11(M11)星团的图象。
这是一片位于盾牌座的开放星团，大约形成于2.2亿年前，这里也是已知星系最为密集的地方，由于形成时间较短大多数都是非常年轻的恒星，这片充满生机的区域与之前NGC 1052-DF2星系的稀疏情况形成鲜明的对比，在其中光亮最大的区域竟然聚集了数万亿颗恒星，数量如此密集的恒星光亮使哈勃望远镜非常容易就找到了这里。
盾牌座区域距离地球将近一万光年，这里既然有如此多的恒星也会存在许多和地球环境相当的行星，这里与超稀疏区域的情况也更加证实了暗物质才是建立星系的关键因素，星系在暗物质的影响下聚集形成，而彼此相邻的星系之间又在互相融合为更大的星团，这才是宇宙充满生机的运形机制。