Wie die NASA auf ihrer Website erklärt, rührt das Dunkle in dunkler Materie daher, dass „sie nicht in Form von Sternen und Planeten vorliegt, die wir sehen.“
Im späten 19. Jahrhundert bemerkten Astronomen dunkle Regionen in ansonsten dichten Sternhaufen. Um das Problem zu lösen, stellte Lord Kelvin 1904 fest, dass die geschätzte Masse der Milchstraßengalaxie geringer war als ihre beobachtbare Masse, und führte die Differenz auf Sterne zurück, die so genannte „dunkle Körper“ waren. Als Antwort auf Kelvin argumentierte der französische Physiker Henri Poincaré 1906, dass es keine spezielle „dunkle Materie“ gebe, sondern unentdeckte Sterne, die kein Licht aussenden. Der Begriff „dunkle Materie“ wurde 1922 von Wissenschaftlern als englischer Begriff verwendet.
Im Laufe des 20. Jahrhunderts, als Astronomie und Astrophysik Fortschritte machten, begannen sich die Ungereimtheiten über die angenommene Funktionsweise des Universums zu häufen. So bewegten sich beispielsweise die Sterne in den äußeren Regionen von Spiralgalaxien schneller als sie sollten, was darauf hindeutete, dass diese Galaxien weitaus mehr Masse besaßen, als die Wissenschaftler angenommen hatten. Die Astronomen Vera Rubin und Kent Ford, die sich mit diesem Problem befassten, schlugen vor, dass dies durch dunkle Materie erklärt werden könnte. In den 1980er und 1990er Jahren wurde die Existenz der dunklen Materie, die manchmal als kalt und langsam beschrieben wird, von vielen Wissenschaftlern allmählich akzeptiert, als sich andere Beweise zu häufen begannen.
Aber die Geschichte der dunklen Materie ist noch lange nicht vorbei. Die Wissenschaftler wissen nicht genau, woraus sie besteht, ob sie überhaupt in der Form existiert, die der Begriff impliziert, und wie man sie überhaupt definieren kann, was sie zu einem der größten ungelösten Probleme der Physik macht. Man weiß jedoch, dass es sich bei der dunklen Materie nicht um schwarze Löcher von der Größe einer Galaxie handelt, denn dann könnten wir das Licht durch Gravitationslinsen (Beugung des Lichts aus einer weiter entfernten Quelle) nachweisen, und dass es sich nicht um Antimaterie handelt, da Antimaterie bei Kontakt mit Materie winzige Explosionen verursacht. Sie besteht auch nicht aus dunklen Wolken normaler Materie, der so genannten baryonischen Materie, denn diese würde Strahlung absorbieren und könnte entdeckt werden.
Einigen Theorien zufolge besteht eine Verbindung zwischen dunkler Materie und kleineren schwarzen Löchern, dichten Körpern wie braunen Zwergsternen, zusätzlichen Dimensionen oder Parallelwelten. Andere gehen davon aus, dass es sich nur um eine Art von Teilchen mit schwacher Wechselwirkung handelt, die wir noch nicht nachweisen können, während wieder andere eine neue Theorie der Schwerkraft vorgeschlagen haben, um die Probleme zu erklären, die die dunkle Materie aufwirft.
Einige Wissenschaftler schätzen, dass die dunkle Materie etwa 27 % des uns umgebenden Universums ausmacht. Obwohl das nicht viel zu sein scheint, glauben sie auch, dass 68 % dunkle Energie sind, eine unbekannte Form von Energie (nach dem Vorbild der dunklen Materie), die dafür sorgt, dass sich das Universum schneller ausdehnt, als wir erwarten. Wenn das stimmt, bedeutet das, dass nur etwa 5 % des Universums aus der Materie bestehen, die wir als „Materie“ verstehen.“