根據近代天文學的觀測研究，銀河系曾被分類為漩渦星系，大體上由銀盤、核球、銀暈和暗暈四部分組成。然而，1960年代以來的一些工作表明，銀河系的銀盤和中央的核球並非如此有規則，銀河系被重新分類為棒旋星系——中央有棒結構的漩渦星系。
世間萬物，其結構上所表現的規則性總是相對的，而不規則性才是絕對的，龐然大物銀河系亦不例外。自伽利略起，人類認識銀河系已有400年歷史，並漸而證實銀河系內區和外區的大尺度不規則結構。
對稱的早期銀河系模型
自古以來，銀河就以夜空中它的銀白色美麗光帶吸引了人們的注意，許多詩句和神話即由此問世。古人對銀河的認識，本質上來說只是建立在一些主觀想像的基礎之上，並無科學依據。1609年冬，伽利略首次用望遠鏡觀測銀河，發現銀河由密密麻麻眾多暗星集聚而成，並非是一片發光薄雲。他就此正確指出「銀河系不是別的，而是由無數顆恆星匯集成的龐大系統」，並強調「我認識到了銀河的本質和構成銀河的物質」。可惜伽利略沒有就此作進一步的探討，而當時的天文界對之也不感興趣。
伽利略之後，英國人萊特在1750年提出，銀河內所有的恆星構成了一個巨大的扁平圓盤狀系統，這是天文學家對銀河系主體具有盤狀外形的首次描述。1755年，著名哲學家康德進一步闡述了銀河系的盤狀結構，他的解釋是當我們沿盤面方向看時，難以計數的恆星便密集成銀河，而在朝盤面以外方向觀察時，看到的就是一些離散分布的近距離亮星。康德和萊特一樣，認為所有恆星都繞銀河系中心轉動。
不久，英國天文學家威廉赫歇爾認識到，應該通過實測來確認銀河系的真面貌。為此他花了十多年的時間「數星星」，用自己的望遠鏡作了1083次觀測，通過目視方法計數了117600顆恆星。1785年，赫歇爾在上述觀測的基礎上，再加上若干理論假設，建立了天文學史上的第一個銀河系模型。這項工作具有重大歷史意義，它證實了銀河系的客觀存在，人類的視野從太陽系拓展到了比之大得多的銀河系。這是繼哥白尼日心說之後天文學史上的又一個重要裡程碑，赫歇爾因而被譽為「恆星天文學之父」。
根據近代天文學的觀測研究，銀河系曾被分類為漩渦星系，大體上由銀盤、核球、銀暈和暗暈4部分組成。除暗暈外，銀河系總質量約為太陽質量的1400億倍，其中以恆星形式出現的約佔90%，星際氣體塵埃物質僅佔10%左右。銀河系的年齡約為100億年或更老。
銀盤具有扁平圓盤狀結構，外形相當有規則：既呈現平面對稱形，又是軸對稱（即旋轉對稱）的，其對稱面稱為銀道面，對稱軸則過銀河系中心且與銀道面相垂直。銀盤直徑約8.2萬光年，厚度並不均勻，從中心向邊緣漸而變薄，接近核球地方的厚度約為6500光年，在太陽附近厚約3300光年。銀盤所包圍的中央核球的結構也頗為規則，外形大體上是一個略扁的旋轉橢球體，所以也表現為軸對稱和平面對稱結構，只是尺度（1.3～1.6萬光年）比銀盤小得多，且遠沒有銀盤那麼扁。核球是銀河系中恆星分布最為密集的區域，越接近中心恆星密度越高。銀盤和核球構成銀河系可見部分的主體，外形猶如運動場上的鐵餅或「飛碟」。
銀暈包圍著銀盤，大體上呈球形，直徑約10萬光年，但因物質平均密度很低，質量大約只及銀盤的10%。銀暈之外有一個範圍更大的物質分布區，這就是暗暈，主要成分是暗物質，範圍尚未有定論。
銀河系可見部分主體的結構相當有規則——銀盤和核球的外貌都呈現軸對稱和平面對稱形，而這正是1950年代之前人們關於銀河繫結構的基本觀念。然而，1960年代以來的一些工作表明，銀盤和核球並非如此有規則，銀河系被重新分類為棒旋星系——中央有棒結構的漩渦星系。
內區的不對稱結構
一個橢圓有長、短兩根軸，如兩軸長度相等，橢圓便退化為圓。橢圓繞其短軸轉一圈，所形成的幾何體就是扁旋轉橢球體。旋轉橢球體有三根軸，其中兩根軸的長度相等。若三根軸的長度全相等，橢球體便退化為球，而當三軸長度各不相等時則稱為三軸橢球體。
現在來看銀河系核球，如果它的外形是一個扁的旋轉橢球體，那麼從地球上看它在天球上的投影（即觀測表象）應該是一個扁的橢圓。對於分布在這個橢圓形核球內的恆星來說，它們的一些整體物理特徵應該是軸對稱的，如恆星的數密度分布、輻射強度分布以至運動狀態等都應表現出某種軸對稱特性，對稱軸就是橢圓的斷軸。相反，要是實測結果並不顯示出這種軸對稱分布特徵，那麼核球中恆星在天球上的分布就不是一個橢圓，進一步可推知核球的形態並不呈旋轉橢球體狀。要是核球形態可以用一個拉長的三軸橢球體來近似表述，它不具有任何對稱性，這樣的物質分布結構便稱為棒狀結構，簡稱棒結構。
天文學家正是沿著這條思路發現了銀河系內區非軸對稱的棒結構，具體來說又有以下幾條途徑：
1. 運動學方法。如果銀河系內區的物質為軸對稱分布，即不存在棒結構，則銀道面附近的氣體應該繞銀河系中心作圓運動，且運動速度與觀測方向之間必定存在一種簡單關係。要是存在非軸對稱的物質分布形態（如棒），則氣體繞銀河系中心作非圓運動，速度和方向二者的關係會變得較為複雜。可見只要對這種關係作詳細分析，便可發現銀河系內區是否存在棒結構。這種方法需在射電波段進行，用來顯示物質分布蹤跡的觀測對象（稱為示蹤天體）是氣體。
2. 恆星計數法。如銀河系內區存在棒結構，且棒與銀心的觀測視線方向斜交，那麼對不同的觀測方向來說，恆星數密度會表現出某種系統性的變化。只要建立合理的棒模型並與實測資料進行比較，就可確定棒的長度和位置角（棒的延伸方向與銀心方向間的交角）。這一方法需在紅外波段進行，這是因為銀河系內區方向存在大量的星際塵埃，恆星輻射中的可見光部分被嚴重削弱（稱為星際消光），甚至完全看不到，而紅外波段的消光量則要少得多。
3. 測光方法。如果某類示蹤恆星有大致相同的發光本領（即光度），那麼距離越近它們看上去就顯得越亮，或者說亮度越大。因此，要是銀河系內區存在棒結構，且棒與銀心的觀測視線方向斜交，那麼處於棒結構近端的該類示蹤恆星會比遠端同類恆星顯得更亮些。上述原理可以用來確定棒的長度和位置角，而示蹤恆星可有多種。鑑於同樣的原因，觀測工作亦需在紅外波段進行。
之外還有其他一些方法，如微引力透鏡法等，對此不再一一列舉。
由以上不同觀測方法所得到的棒結構參數並不（也不可能）完全一致，但並無本質分歧。棒結構的存在已是不爭的事實，與軸對稱的核球相比，它反映了銀河系內區物質分布的某種不規則性，銀河系應分類為棒旋星系而不是普通漩渦星系。不僅如此，最近更有人發現在上述棒結構內還存在一個尺度僅為1000光年左右的「次棒」，可見銀河系內區的物質分布遠比單一、對稱的核球來得複雜，其結構頗不規則。
外區的不對稱結構
現在回過頭來考察銀河系可見物質中質量最大的部分——銀盤。銀盤物質主要是恆星，但也聚集了銀河系中的大部分氣體，它們各自構成所謂恆星盤和氣體盤。自赫歇爾以來的270多年間，人們始終以為銀盤物質（包括恆星和氣體）的大尺度分布非常有規則：總體上具有軸對稱和平面對稱結構，中間厚而外緣薄，這一觀念一直持續到1950年代。
情況在1957年發生了變化。是年，有人通過射電觀測發現，在銀盤外緣、銀心距大於4萬光年地方的中性氫（HI）氣體並非對稱分布於銀道面的兩側，而是表現出像裙擺那樣翹起的所謂「翹曲結構」：朝南一側的HI盤物質翹向銀道面之下，相反一側的物質翹向銀道面之上。因而，氣體盤在總體上並不呈平面狀，如從側向來看，中性氫的分布大體表現為拉長了的S形結構，或者說像一個數學上的積分號。這種S形翹曲結構的觀測表象是，隨著到銀河系中心距離（銀心距）的增大，銀河系外區氣體盤之平均層面到銀道面的距離（銀面距）也漸而增大。不僅如此，銀河系氣體盤的外區還表現出所謂「近邊增厚」現象——越是靠近盤的外邊緣，氣體盤的厚度變得越大。
上述結果很快為後人多項更詳細的研究所證實，並進而發現氣體盤S形結構在銀道面兩側的翹曲程度是不對稱的：隨著銀心距的增大，北側的氣體盤可以保持不斷遠離銀道面的趨勢，銀面距可超過1萬光年，但南側卻會向內折回銀道面附近；而且從銀心看去沿不同方向氣體盤還表現為在銀道面上下交替分布的「扇貝形」結構。
除中性氫HI外，自1980年代起電離氫 、分子雲和星際塵埃亦被用來探測氣體盤外區的物質分布情況，同樣也發現銀河系氣體盤的外區存在翹曲結構和近邊增厚現象。
近代天體物理學告訴我們，恆星是由星際氣體塵埃雲在自引力作用下經坍縮而形成的。既然如此，自然會想到恆星盤、特別是其中年輕恆星的分布是否同樣會呈現某種翹曲結構？用於研究氣體盤結構的示蹤天體主要是HI氣體，而探測恆星盤的示蹤天體便是恆星，其中的首選應該是年輕星。
1970年代起，人們開始利用大質量年輕星樣本來探測恆星盤外區的結構。儘管所用樣本的星數不等，少則幾百顆，最多超過1400顆，但所有研究結果都表明，恆星盤外區確實也呈現非對稱的翹曲結構和近邊增厚現象，且總體情況與氣體盤相近。
老年恆星的分布又會如何？與大質量、高光度的年輕星不同，老年恆星的顏色偏紅且較暗，為儘可能減小星際消光的影響，觀測工作應在紅外波段進行，而空間天文的進展為之提供了大批老年示蹤恆星。從1980年代末起，對多個紅外樣本的分析表明，老年恆星盤同樣存在與HI物質分布層相類似的S形非對稱翹曲和近邊增厚現象，可見翹曲是一種長壽命結構；不同的僅表現為與氣體盤相比，恆星盤翹曲結構兩側的非對稱性差異較不顯著。
自氣體盤翹曲結構發現之日起，人們便從觀測和理論兩方面來探索其形成機制，而隨著恆星盤和塵埃盤翹曲結構的確認，相關研究不斷深入和細化。關於銀河系翹曲結構如何形成至少已提出了多種可能的機制，如銀盤與近鄰伴星系的潮汐相互作用，銀盤與暗暈的相互作用，以及星系際氣體的內落和吸積等。鑑於問題的複雜性，目前對之尚未取得完全一致的共識。
銀河系物質分布的大尺度不規則性是顯而易見的：內區有棒，棒內可能還有次級棒；外區有翹曲，翹曲結構又是非對稱的，甚至還呈現近邊增厚和扇貝形分布形態——這就是今天人們對銀河繫結構的一種認識。