Các thiên hà bao gồm khí, bụi, vật chất tối và vô số các ngôi sao và hệ mặt trời, tất cả được kết dính với nhau bằng lực hấp dẫn. Các thiên hà có kích thước rất khác nhau, chứa khoảng 10 triệu đến 10 nghìn tỷ hệ sao . Thiên hà Milky Way, trong đó có hệ mặt trời của Trái đất, chứa khoảng 200 tỷ ngôi sao.
Các thiên hà có nhiều hình dạng khác nhau. Hơn một nửa số thiên hà trong vũ trụ là hình elip, có nghĩa là chúng hơi tròn và không có hình xoắn ốc. Các thiên hà hình elip không có khí hoặc bụi. Một số chỉ bằng 1% kích thước của Dải Ngân hà, trong khi một số khác lớn gấp 5 lần. Các thiên hà xoắn ốc, bao gồm cả Dải Ngân hà, có dạng đĩa. Các nhà thiên văn học đã kết luận rằng trung tâm của Dải Ngân hà là một lỗ đen khổng lồ dựa trên năng lượng bị giải phóng và lượng trọng lực khổng lồ cần thiết cho sự chuyển động của các ngôi sao. Có đủ lượng bụi và khí dư thừa trong thiên hà Milky Way để tạo ra hàng tỷ ngôi sao khác.
Các thiên hà không ngẫu nhiên nằm rải rác trong vũ trụ, mà là liên kết với nhau bởi lực hấp dẫn thành các cụm thiên hà. Một số cụm thiên hà phong phú chứa hơn 2.500 thiên hà, trong khi các cụm khác chứa 100 thiên hà hoặc ít hơn. Cụm thiên hà Milky Way là một phần chỉ chứa khoảng 50 thiên hà. Các cụm thiên hà liên kết với nhau thành những sợi dài được gọi là bức tường với khoảng cách giữa các khoảng trống được gọi là khoảng trống, tạo cho vũ trụ gần như cấu trúc của một mạng nhện.
