Das Universum umfasst die Gesamtheit des Kosmos. Nach der antiken und mittelalterlichen Vorstellung war das Weltall endlich und begrenzt. Die Fixsternsphäre sollte das Universum nach außen hin abschließen. Im christlichen Mittelalter stellte man sich hinter der Fixsternsphäre das Empyreum vor, das Reich Gottes. Zum Ende des Mittelalters (N. Cusanus, G. Bruno) kam der Gedanke an ein unendliches Weltall auf, das vor allem von E. Halley unterstützt wurde. Erst im Laufe des 18. und 19. Jh. traten im Zusammenhang mit dem Olbersschen Paradoxon Hinweise auf die Unmöglichkeit eines unendlichen Weltalls mit unendlich vielen Sternen auf, die zunächst aber noch durch die Annahme einer absorbierenden Materie im Weltall überwunden werden konnten. Die nichteuklidischen Geometrien und die allgemeine Relativitätstheorie von A. Einstein bildeten weitere Grundlagen.

Der russische Mathematiker Alexander Friedmann wies bereits wenige Jahre nach Aufstellung der allgemeinen Relativitätstheorie darauf hin, dass das Weltall notwendigerweise großräumige Expansions- oder Kontraktionsbewegungen ausführen müsse, da es sonst instabil sei. Tatsächlich wurde wenige Jahre später mit Hilfe des Doppler-Effekts bei den fernen Galaxien die Expansion des Weltalls gefunden (Hubble-Effekt). Bei gleich bleibender Expansionsgeschwindigkeit kann daraus auf ein Alter des Weltalls von etwa 18 Milliarden Jahren geschlossen werden. Mit ziemlicher Sicherheit war aber die Expansionsgeschwindigkeit des Universums in den frühen Entwicklungsphasen größer, so dass das tatsächliche Weltalter einige Milliarden Jahre geringer sein dürfte. Neuere Berechnungen lassen auf ein Alter des Kosmos von ungefähr 12,5 Milliarden Jahre schließen.

Da die Hubble-Konstante, die Entfernungen der Galaxien und andere Werte wie die kosmologische Konstante nicht genau bekannt sind, ist das Weltalter vorläufig mit einer Unsicherheit bis zu 50% behaftet. Es wurde für das Weltalter sogar schon ein Wert von über 30 Mrd. Jahre diskutiert (Big Bounce). Altersbestimmungen an besonders alten Objekten des Kosmos, z.B. den Galaxien und Kugelsternhaufen, zeigen aber, dass es mindestens 12 Milliarden Jahre alt sein muss.

Vorausgesetzt, die gesamte heute im Universum vorhandene Materiemenge sei damals bereits vorhanden gewesen, so müsste die Materiedichte im Universum in diesen frühen Entwicklungsphasen ungeheuer groß gewesen sein. Erst im Laufe der Zeit hätte sich die Materiedichte im Universum verringert (evolutionäres Universum). Man könnte aber auch annehmen, dass mit der Expansion des Universums gerade so viel Materie im Kosmos neu erzeugt wird, dass die mittlere Materiedichte immer dieselbe bleibt. Vor langer Zeit wäre also wesentlich weniger Materie im Universum vorhanden gewesen (Theorie vom stationären Universum oder steady-state-Theorie).

Eine Entscheidung zwischen diesen beiden Theorien brachte u.a. die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung. Es scheint heute tatsächlich das evolutionäre Modell bevorzugt werden zu müssen.