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在20世紀20年代，著名天文學家愛德文·哈勃發現存在河外星系不久之後，他又有了一項重大的天文學發現。河外星系的光譜分析表明，絕大部分的星系都出現紅移現象。都卜勒效應表明，紅移現象是由光源遠離觀測者造成的，所以宇宙中的大多數星系都在相對於銀河系退行而去。
不僅如此，紅移值越大的星系距離銀河系越遠，這意味著離銀河系越遠的星系退行速度越快。進一步分析表明，星系的退行速度與距離成正比。
對於上述的現象，只有一種情況可以解釋，那就是宇宙空間在均勻地膨脹。空間各處在不斷膨脹，使得星系之間的距離越變越遠，這樣看起來星系在互相退行而去。
根據哈勃定律可以逆推出，最初的宇宙十分緻密，溫度極高，空間極小，這就是現代宇宙學的大爆炸理論。據估計，宇宙的誕生時間可以追溯到138億年前，最初的宇宙只有存能量，全部集中在奇點中。
宇宙大爆炸之後，產生了大量的物質。早期宇宙非常小，所以密度極高。既然如此，為什麼緻密的早期宇宙沒有直接坍縮成黑洞呢？
根據愛因斯坦的廣義相對論，只要把足夠多的物質壓縮到一個足夠小的空間中，物質自身強大的壓力會把電子壓縮到原子核中形成中子，並且還會打破中子簡併壓力，導致物質無限坍縮到一個無窮小的奇點中。這個奇點會讓周圍的空間發生極度彎曲，使得光也會受困於彎曲空間中無法逃逸，這種天體就是黑洞。
宇宙中常見的黑洞是由原始質量大於太陽20倍的大質量恆星形成的。當質量足夠大的恆星消耗完核聚變的燃料之時，強烈的引力坍縮效應會把核心壓縮成黑洞，這種恆星級黑洞的質量在太陽3倍以上。
雖然早期宇宙極為緻密，但整個宇宙並沒有演變為黑洞，否則也就不會有現在的宇宙。至於原因，目前的理論認為，宇宙最初時刻發生的空間暴脹阻止宇宙坍縮成黑洞。
根據暴脹理論，宇宙在誕生10^-35秒時，開始了一段極短時間的空間劇烈膨脹過程。在10^-33秒時間裡，宇宙空間大小暴脹為原來的10^78倍。這使得整個宇宙的物質和能量被分散開來，宇宙密度下降到足夠低的程度，宇宙來不及坍縮成黑洞，所以宇宙才能在後來進一步膨脹下去，我們才能出現在宇宙中。
暴脹理論還能解釋為什麼我們沒有在宇宙中發現磁單極子。理論上，宇宙最初有足夠的能量來產生磁單極子，但由於空間暴脹，最初的磁單極子被分散到宇宙各處，過低的密度使得它們至今無法被檢測到。
儘管宇宙在最初時刻並沒有完全坍縮成黑洞，但早期宇宙中出現的密度波動會引發黑洞的形成，這種黑洞被稱為原初黑洞。理論上，原初黑洞的質量可以小到只有一億分之一千克，也可以大到太陽質量的10萬倍。
經過138億年之後，較小質量的原初黑洞會通過霍金輻射蒸發掉。而較大的原初黑洞可能還存在於宇宙之中，或者它們經過不斷的吸積演變成了星系中心的超大質量黑洞。