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如果宇宙像背景辐射平滑性暗示的那样，在它诞生30万年后是完全平滑的话，那么星系、恒星和人类这样的事物是从哪里来的呢？我们要能存在，则宇宙在进入30万岁之前，一定已经含有一些不规则性——太空中的气体云，它们在自身重力作用下应该很快聚集、坍缩而形成星系和恒星。
理论声称，这些不规则性存在的结果，是背景辐射中应该有涟漪，也就是仪器指向天空不同部位时，温度应该有细微差异。预言的差异非常小，只能从高出地球大气干扰的太空进行测量。1992年4月，美国宇航局宣布COBE（宇宙背景探险者）卫星发现了涟漪，大小正好与标准大爆炸模型预言的准确符合。这个发现被欢呼为大爆炸理论的最后胜利，它证实宇宙真正是在一个确定的时刻、在一个热辐射火球中起源的。因此，宇宙诞生方式的一个结果，是它充满了厘米波段的微波背景辐射，恰如微波炉中的微波，不过它的烹调温度相当低，比-270℃还要低一点。
卫星的原始宇宙微波背景数据（如）包含了前景效应，会完全掩盖宇宙微波背景的精细尺度结构。细微尺度结构被叠加在原始宇宙微波背景数据中，因过小而无法由该尺度的原始数据中显现。前景效果最突出的是由太阳相对于宇宙微波背景运动而造成的偶极各向异性。由于偶极各向异性与地球相对于太阳、众多在银河系平面的微波源及其他各处的周年运动和其他都必须减去，以显露超细微变化，描绘宇宙微波背景的精细尺度结构特征。
宇宙微波背景数据制作的全天图、角功率谱，及最终宇宙学参数的详细分析，是一个复杂，难以计算的问题。虽然从图中计算功率谱原则上是一个简单的傅里叶变换，将全天图分解至球谐函数，在实践上，这很难将噪声及前景来源列入考虑。特别是，这些前景由星系射线如制动辐射、同步辐射及微波发射带的星际微尘所主导，在实践上，星系已被删除，导致宇宙微波背景图并非全天图。此外，星系团等点光源代表另外的前景来源，必须将其去除，以免扭曲宇宙微波背景能谱中的小尺度结构。
对许多宇宙学参数的设限可由他们对能谱上的效应来获得，结果往往借由马尔科夫蒙特卡洛采样技术计算。
根据1989年11月升空的宇宙背景探测者（COBE，ic Background Explorer）测量到的结果，背景辐射谱非常精确地符合温度为2.726±0.010K的黑体辐射谱，证实了银河系相对于背景辐射有一个相对的运动速度，并且还验证，扣除掉这个速度对测量结果带来的影响，以及银河系内物质辐射的干扰，宇宙背景辐射具有高度各向同性，温度涨落的幅度只有大约百万分之五。公认的理论认为，这个温度涨落起源于宇宙在形成初期极小尺度上的量子涨落，它随着宇宙的暴胀而放大到宇宙学的尺度上，并且正是由于温度的涨落，造成物质宇宙物质分布的不均匀性，最终得以形成诸如星系团等的一类大尺度结构。
2006年，负责COBE项目的美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特因其对“宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”而获得诺贝尔物理学奖。
威尔金森微波各向异性探测器（）：2003年，美国发射的威尔金森微波各向异性探测器对宇宙微波背景在不同方向上涨落的测量表明，宇宙的年龄是137±1亿年，在宇宙的组成成分中，4%是一般物质，23%是暗物质，73%是暗能量。宇宙膨胀速度是每秒71公里每百万秒差距，宇宙空间是近乎于平坦的，它经历过暴胀的过程，并且会一直膨胀下去。
普朗克卫星的成果：普朗克巡天者是欧洲空间局在视野2000年的第三个中型的科学计划。她的设计目标为以史无前例的高灵敏的角解析力获取宇宙微波背景辐射在整个天空的的各向异性图。普朗克巡天者将提供几个宇宙学和天体物理学的主要讯息，例如，测试早期宇宙的理论和宇宙结构的起源。在计划获准之前的企画案名称为宇宙背景辐射各向异性卫星和背景各向异性测量（icBackgroundRadiationAnisotropySatellite andSatellite forMeasurent ofBackgroundAnisotropies.，缩写为COBRAS/SAMBA） 在任务被核准后，更改为以纪念在1918年获得诺贝尔物理奖的德国科学家马克斯·普朗克（1858-1947）。普朗克巡天者已于2009年5月14日由亚利安五号火箭和赫歇尔太空天文台一起发射升空。这是和美国国家航空航天局合作的计划，将补全探测器测量大尺度连漪的不足之处。
星际有机分子指存在于宇宙星际空间的有机分子，包括有机或无机分子类型。其研究涉及天体演化、生命起源与物质结构理论，与类星体、脉冲星、微波背景辐射并称20世纪60年代天文学四大发现。
星际分子通过吸收特定频率电磁波被探测，类型涵盖双原子至十二原子分子，如氰基辛炔（H）、丙酰胺（12原子）等。研究发现星际尘埃表面一氧化碳冰结晶相变促进复杂分子形成，分子云尘埃可屏蔽辐射形成“化学实验室”。截至2023年，已发现超180种星际有机分子，包括氨基酸、乙醇醛等生命相关物质，增大了外星生命存在的可能性。
1930年特朗普勒证实星际物质存在，1957年汤斯预测17种星际分子。1963年起陆续发现羟基、氨、甲醛等分子。2023年提出氢催化反应在分子合成中的新机制，同年发现最大类肽键分子丙酰胺。实验室模拟证实一氧化碳冰相变对分子形成的重要性。