当理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦于1915年在创新立他的广义相对论的时候，就已经认识到，他的学说将会引起一个震撼人心的预言：宇宙在膨胀。在那时，大部分天文学家都认为宇宙始终是那样的，它不会随时间改变的。而宇宙的膨胀速度就被称为了宇宙膨胀率。
一个膨胀着的宇宙意味着一件事：宇宙一定有一个开端。那就势必会引出一个问题：在宇宙开端之前有物质存在吗？在广义相对论提出之前的两年，美国天文学家斯莱弗就已经通过测量几个旋涡星系（那时候还叫“星云”）的红移得出了一个结论，也就是，这些星系都在退行。到了1924年，美国天文学家哈勃观测了仙女座大星系和其他一些旋涡星系，并测定了它们的红移。结果发现，这些四面八方的星系都在远离我们而去，而且星系离得越远，退行的速度就越快。星系距离与退行速度之间的关系就是“哈勃定律”。由这个定律得出的星系退行率就是“哈勃常数”，即宇宙膨胀的速率。人们按照新获得的观测结果不断地修正着哈勃常数。
事实上，没有理由可以让我们认为银河系是宇宙中的一个静止不动的星系。因为不管观测者处在哪一个星系中观测，都可以得出相同的结论——其他所有的星系都在远离而去。根据爱因斯坦的理论，膨胀宇宙中的星系本身并不运动，而是星系间的空间在膨胀。倘若的确是这样的话，那么在原来的某个时刻，宇宙就应该是一个处于极端高密状态的点。据此还可以推算出宇雷的年龄。根据现在的估计，宇宙的年龄约为120亿至150亿年之间。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的天文学家里彻等人，利用哈勃望远镜，观澍到了距地球7000光年远的天蝎座中一个被视为宇宙最占老的星系，它主要是在宇宙“大爆炸”后约10亿年形成的。在该星系内包含数10颗白矮星，即其核心燃料已烧尽的星体。这种星体可按预定速率变冷、变暗。这种可预测的冷却率，通常可用于推算宇宙年龄。如果知道这些白矮星的冷却率，就可以根据它们的亮度来推算其年龄。里彻等人估计出这些白矮星已存在近130亿年，再加上从宇宙诞生到形成这些天体之间相隔大约10亿年，于是便显示出宇宙已存在140亿年。
1928年，天文学家哈勃对星进行测量后提出，宇宙处于均匀膨胀状态，这表明宇宙有一个有限的年龄，当时他推算这个年龄为20亿岁。20世纪70年代末，因为对宇宙真正的膨胀率估值不准，人们认为宇宙的年龄虚在80亿年至180亿年之间。1997年，天文学家利用哈勃望远镜对宇宙膨胀率进行了比较精确的测量，公布了个可靠的宇宙年龄。随后，利用地面及哈勃望远镜进行连续观测，发现宇宙膨胀率并非一个定量，而是存在一个特殊的“暗能量”产生加速度膨胀，以此测定宇宙年龄为130亿年至140亿年。
美国天文学家第一次直接观测到了一颗造父变星的直径变化，从而能直接计算它与地球之间的距离。这将有助于更精确地测量各星系与地球的距离，并且“校准”宇宙膨胀率。
造父变星是亮度会发生周期性变化的一类恒星，北极星就是其中之一。据说，这类恒星会像做“深呼吸”一样不断地膨胀与收缩，产生光变。据观测发现，造父变星的光变周期与其真实亮度（绝对光度）有关，因而从地球上观测到的亮度（视星等）同它们与地球的距离相关。倘若得知一颗造父变星与地球间的确切距离，利用其他造父变星的视星等与绝对光度数据，就能够推算出这些变星的距离，从而确定它们所在的星系与地球的距离。而星系距离正是计算宇宙膨胀率的基础。
不过离地球最近的造父变星——北极星离地球也有几百光年，无法用传统的视差法直接测量其距离。过去的科学家只能用间接方法估算含有造父变星的星群的距离，进而推断其他星系的距离。美国加州工学院帕洛马天文台的科学家最近在英国《自然》杂志上报告说，他们采用“光学干涉测量”技术，使两台小型望远镜发挥一台大型望远镜的效果，首次直接观察到了“双子座泽塔”造父变星的膨胀与收缩。“双子座泽塔”是迄今为止发现的最亮的造父变星之一，离地球约1000光年。
其后的宇宙膨胀学说提出：我们不妨假设宇宙是一个正在膨胀的气球，而星系是气球表面上的点，我们就住在这些点上。而且我们还可以假设星系不会离开气球的表面，只能沿着表面移动而无法进入气球内部或向外运动。如果宇宙不断膨胀，也就是说，气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远，其中某一点上的某个人将可以看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点退行速度越快。
比利时天文学家乔治·埃杜伍德·莱美卓的说法就更为形象了，他在1927年提出：宇宙是从一个发生剧烈爆炸的“宇宙蛋”开始的，目前在不断膨胀的宇宙是由“宇宙蛋”爆炸产生的。
这样解释宇宙的创世，似乎还无法使我们消除迷惑：正如《宇宙指南》一书中所说的，如果我们回到大碰撞（指创世大爆炸）的时候，同时假设宇宙的所有物质和能量都集中在一个相当稠密的小球（也就是“宇宙蛋”了）中，这个小球十分热，它发生爆炸形成了字宙，那么这个小球是从哪来的呢？它是怎么形成的呢？我们还要问，谁产下了这枚“宇宙蛋”？那么又是谁孵化了它？是上帝吗？上帝会下蛋吗？