自从哈勃发现了“哈勃定律”后，人们就知道宇宙是在不断地膨胀着的。无数的星系互相离开着，距离越来越大了。
可是，如果反方向考虑，随着时间倒流，所有的星系就从四面八方向某一中心汇聚，最终应集中到一个小范围内。这个范围内的物质应是极密、极重的，并且又是极高温的（由于汇聚中的碰撞加剧造成的）。有人称之为“宇宙蛋”或“原始火球”。我们现在观测到的宇宙就是由所谓“原始火球”大爆炸而形成的。
这种设想，最早由比利时数学家勒梅特（1894～1966）于1927年提出。他设想最初的“宇宙蛋”是不稳定的，在一次无与伦比的大爆炸中形成无数碎片，后来由那些碎片逐渐形成各种星系。
真正从理论上阐明这一观点的，是美国物理学家伽莫夫（1904～1968）等人。他们在《化学元素的起源》一书中勾画出热大爆炸宇宙模型。这个模型指出，宇宙从诞生到现今，大致经过可以分为3个阶段：初始阶段、辐射为主阶段与实物为主阶段。大概情况如下：
（1）初始阶段。大约在100亿年前，原始火球开始大爆炸（用“大爆炸”这个词，只不过为了形容当时宇宙演化的剧烈，不能把它想象为像一颗炸弹那样的爆炸，因为宇宙是没有中心的）。当时的温度极高，达到1012开（1万亿开）。那时宇宙的主要成分是光子、正反μ介子、正负电子、正反中微子和极少量的质子、中子等。温度迅速降低，正反μ介子开始湮灭。温度降至1011开以下，中子开始衰变为质子。爆炸后1秒钟，温度就降到1010开（100亿开），此时，正负电子开始湮灭。宇宙的主要成分只有光子、中微子和极少量的稳定粒子。这里的所谓极少量是与爆炸初期的各种粒子总数相比而言的，实际上今天的宇宙也就是这些稳定的粒子（电子、中子、质子）组成的。在第1秒末的时候，宇宙的尺度还很小，大约只有5光年，但是物质和能量的密度却很大。尤其是光子和中微子的能量按当时的温度来算更高。随着宇宙的膨胀，它们都在迅速地降低。
按照热辐射的性质，辐射的波长愈长，相应的温度就愈低，那么可以推知，宇宙的温度和它的尺度成反比。宇宙膨胀得愈大，它的温度愈低。这个规律在宇宙演化的各个阶段，都是存在的。
（2）辐射为主阶段。在大爆炸后1分钟，温度由1010开降到105开时，宇宙的尺度相应地膨胀了105倍。最后达到50万光年左右的阶段，称为辐射为主阶段。
开始时，温度保持在109开（10亿开）以上，质子和中子可以通过一系列的核反应产生出氘核和氦核，即化学元素开始形成。计算出质子比中子多6～7倍，到宇宙时3分钟时，氦的丰度稳定在30％左右。元素的合成到30分钟末尾就基本停止了，这时产生了大量的氢与氦，成为现今宇宙的主要成分，同时也产生了其他的一些轻元素。
（3）实物为主阶段。宇宙温度降到105开以下，实物的平均密度超过了辐射的质量密度，宇宙的演化就开始进入了物质时期。这个阶段一直延续到现在，又可分为前后两阶段。
开始时，在宇宙年龄小于70万年，温度高于3000开的前段，由于温度仍然很高，实物粒子都在高速运动着，自由电子、光子也在快速运动，互相碰撞，互相混杂成均匀的混合状态，因此，这时期宇宙物质仍然处于严格均匀、各向同性状态。同时光子和电子经常发生碰撞，无法顺利地穿透宇宙空间，所以大爆炸至此，宇宙都是不透明的。
在温度降到3000开以下时为后一阶段，随着温度下降，物质粒子的能量愈来愈小，电子的能量也变小了，只能与正电荷结合成中性质子。宇宙间失去了大量的电子，光子不再受到自由电子的强烈散射，宇宙就开始变得透明了。
从此以后，实物和辐射之间基本上分开了（或叫“退耦”），互不干扰。实物就可能发生非均匀性扰动或涨落，而分裂成团块，然后在引力作用下，逐渐聚集成各种层次的天体。在宇宙诞生109年（10亿年）左右时，星系开始形成。在40亿年左右时，第一代恒星形成。在宇宙诞生后150亿年左右，行星形成。
太阳这颗典型的恒星，从日珥光谱观测得出氦的丰度为0．38，而从太阳风粒子流的观测，推算出氦的丰度为0．20。恒星内部的氦的丰度利用赫-罗图去推算，其值在0．24～0．33，都符合大爆炸宇宙模型。
大爆炸宇宙模型在下列几个方面得到科学的证实。
（1）星系退行，表明宇宙是在不断地膨胀着的。
（2）从大爆炸至今，宇宙间还应该有剩余的热，其温度约为3开。1965年美国天文学家彭齐亚斯和威尔逊发现了微波背景辐射的温度约3开，证实了这一点。
（3）按大爆炸宇宙学的推算，宇宙间氦的含量应为30％左右，已为观测所证实。
（4）用许多方法测定的不同天体的年龄，都与用哈勃定律推算的宇宙年龄相符。太阳的年龄是46亿年。最古老的球状星团的年龄，也小于宇宙年龄200亿年。
正是由于有这些观测事实，所以大爆炸宇宙模型得到广大科学家的青睐，这个模型也常称为标准宇宙模型。
但是，大爆炸宇宙模型仍然存在不少问题。譬如说，宇宙物质是由热到冷的演化过程，但热的物质怎么能凝聚为星系与恒星呢？还有起点（奇点）的问题。“宇宙蛋”实际上是一个奇点。所有物质和时间都缩到一个点，一个几何学上的点。宇宙就可从这么一个奇点爆炸产生，在物理学上难以接受。此外，还有近年来的一些空间观测事实，用标准宇宙模型也难以解释。