Zoals de NASA op haar website uitlegt, komt het donkere in donkere materie voort uit het feit dat “het niet in de vorm van sterren en planeten is die wij zien.”
Aan het eind van de 19e eeuw merkten astronomen donkere gebieden op in anders dichte clusters van sterren. In 1904 ontdekte Lord Kelvin, in een poging om het probleem aan te pakken, dat de geschatte massa van het Melkwegstelsel kleiner was dan de waarneembare massa, en hij schreef het verschil toe aan sterren die zogenaamde “donkere lichamen” waren. Als antwoord op Kelvin in 1906 stelde de Franse natuurkundige Henri Poincaré dat er geen speciale “matière obscure” was, vertaald als (en het eerste bekende gebruik van) donkere materie, maar eerder onopgemerkte, niet-licht uitstralende sterren. De term donkere materie werd in 1922 door wetenschappers als Engelse term gebruikt.
Toen de astronomie en astrofysica in de loop van de 20e eeuw vorderden, begonnen de ongerijmdheden over de veronderstelde werking van het heelal zich op te stapelen. Sterren in de buitenste regionen van spiraalstelsels bewogen bijvoorbeeld sneller dan ze zouden moeten, wat suggereerde dat deze stelsels veel meer massa hadden dan wetenschappers hadden berekend. Astronomen Vera Rubin en Kent Ford, die zich met dit probleem bezighielden, suggereerden dat dit kon worden verklaard door donkere materie. In de loop van de jaren tachtig en negentig werd het bestaan van donkere materie, soms gekarakteriseerd als koud en traag bewegend, geleidelijk door veel wetenschappers geaccepteerd naarmate andere bewijzen zich begonnen op te stapelen.
Maar het verhaal van donkere materie is nog lang niet afgelopen. Wetenschappers weten niet precies waaruit het bestaat, zelfs niet of het werkelijk bestaat in de vorm die de term impliceert, en hoe het zelfs te definiëren in de eerste plaats, waardoor het een van de top, onopgeloste problemen in de natuurkunde. Zij weten echter wel dat donkere materie geen zwarte gaten ter grootte van een melkwegstelsel zijn, omdat we dan het licht van gravitatielensing (het afbuigen van licht van een verder weg gelegen bron) zouden kunnen waarnemen, en dat het geen antimaterie is, omdat antimaterie minuscule explosies maakt bij contact met materie. Het bestaat ook niet uit donkere wolken van normale materie, baryonische materie genoemd, want dat zou straling absorberen en gedetecteerd kunnen worden.
Sommige theorieën suggereren een verband tussen donkere materie en kleinere zwarte gaten, dichte lichamen zoals bruine dwergsterren, extra dimensies, of parallelle werelden. Anderen suggereren dat het gewoon een soort zwak interagerende deeltjes zijn die we nog niet kunnen detecteren, terwijl weer anderen een nieuwe theorie van de zwaartekracht hebben voorgesteld om rekening te houden met de problemen die donkere materie suggereert.
Sommige wetenschappers schatten dat donkere materie ongeveer 27% uitmaakt van het universum om ons heen. Hoewel dat niet veel lijkt, geloven zij ook dat 68% donkere energie is, een onbekende vorm van energie (gemodelleerd naar de naam donkere materie) die ervoor zorgt dat het heelal sneller uitdijt dan we verwachten. Als dat waar is, betekent het dat slechts ongeveer 5% van het heelal bestaat uit de materie die wij kennen als “materie”.