1932年，比利时牧师勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论。随后，伽莫夫与他的学生阿尔菲和赫尔曼在1940年代引入了相对论，提出了热大爆炸宇宙学模型。大爆炸一词最早由英国天文学家霍伊尔使用。大爆炸宇宙论认为，约在137亿年前，宇宙起源于一个致密炽热的奇点，并经过一次大爆炸后膨胀而形成。勒梅特于1927年首次提出了宇宙大爆炸假说，而哈勃在1929年根据这一假说提出了哈勃定律，即星系的红移量正比于星系间的距离，并得出了宇宙膨胀说，认为星系互相远离。现代宇宙学中最有影响力的学说之一便是大爆炸理论，它认为宇宙曾经历了从热到冷的演化过程。在这个过程中，宇宙不断膨胀，物质的密度从高到低逐渐演化，就像是一次巨大的爆炸。伽莫夫是该理论的创始人之一，他于1946年正式提出了大爆炸理论，认为宇宙是在约140亿年前发生的一次大爆炸中形成的。观测到的Ia超新星在上世纪末显示出宇宙正在加速膨胀，这可能是由于宇宙的大部分组成是暗能量。
