宇宙大爆炸理论是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型，这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。大爆炸模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论，又在场方程的求解上作出了一定的简化(例如空间的均匀和各向同性)。1922年，苏联物理学家亚历山大·弗里德曼用广义相对论描述了流体，从而给出了这一模型的场方程。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现,从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，从而推导出膨胀宇宙的观点。哈勃望远镜的观测表明，所有遥远的星系和星团在视线速度上都在远离我们这一观察点,并且距离越远退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大，则说明它们在过去曾经距离很近。

根据这一观点，物理学家进一步推测：在过去宇宙曾经处于一个密度极高且温度极高的状态，大型粒子加速器在类似条件下所进行的实验结果有力地支持了这一理论。然而，由于当前技术原因，粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限，因而到目前为止，还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。因此大爆炸理论还无法对宇宙的初始状态作出任何描述和解释，事实上它所能描述并解释的是宇宙在初始状态之后的演化图景。当前所观测到的宇宙中轻元素的丰度，和理论所预言的宇宙早期快速膨胀并冷却过程中最初的几分钟内通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值非常接近，定性并定量描述宇宙早期形成的轻元素丰度的理论被称作太初核合成。

“大爆炸”一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型—稳态学说的倡导者，他于1949年3月在英国广播公司的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺，但霍伊尔本人明确否认了这一点，他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。1964年发现的宇宙微波背景辐射是支持大爆炸确实发生的重要证据，特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后，大多数科学家开始相信大爆炸理论。

尽管科学家在宇宙学问题上普遍更青睐大爆炸模型，但大爆炸理论确实也存在一些问题。大爆炸的核心观点(包括度规膨胀、早期高温态、氦元素形成、星系形成)都是从独立于任何宇宙学模型的实际观测中推论出的，这些实际观测包括轻元素的丰度、宇宙微波背景辐射、大尺度结构、Ia型超新星的哈勃图等。而大爆炸理论发展至今，它的正确性和精确性有赖于很多奇特的物理现象，这些物理现象或者还没有在地面实验中观测到，或者还没被纳入粒子物理学的标准模型中。

此外，大爆炸模型中的两个重要概念：暴胀和重子数产生，在某种意义上仍然被认为具有猜测性质。它们虽然能够解释早期宇宙的重要性质，却也可以被其他解释所替代而不影响大爆炸理论本身。如何找到这些观测现象的正确解释，仍然是当今物理学几大未解决问题之一。