Une galaxie est un immense ensemble d'étoiles ainsi que de leurs éventuelles planètes, de gaz, de poussières interstellaires et de matière noire, lié par la gravité. Formées environ un milliard d'années après le Big Bang, les galaxies, résultat d’un regroupement stellaire avec le temps, existent seules ou en système binaire, et peuvent, toujours sous l’effet de la gravitation, se rassembler en groupes, ces derniers pouvant eux aussi se structurer en amas ou superamas. Leur évolution constante est influencée par leurs interactions et fusions mutuelles ainsi que par l'activité des trous noirs supermassifs situés au centre de la plupart d’entre elles. Les fusions sont particulièrement importantes, car elles entraînent la formation de nouvelles étoiles ainsi que de nouvelles structures galactiques. On estime que la galaxie dans laquelle se trouve notre système solaire, la Voie lactée, fusionnera la plus proche, celle d'Andromède, située à environ 2,5 millions d’années-lumière, dans environ 4,5 milliards d'années, les deux s’attirant à une vitesse de 402 000 km/h.

D’environ 2 000 années-lumière à plus de 500 000 années-lumière de diamètre, les galaxies se présentent sous diverses formes et tailles. En 1936, l'astronome américain Edwin Hubble instaure une classification des galaxies en fonction de leur apparence, les regroupant selon quatre types principaux : spirale, elliptique, lenticulaire et irrégulière. Facilement identifiables, les galaxies spirales possèdent des bras en spirale faits de gaz et d’étoiles qui s'enroulent en gravitant autour d'un noyau central dense et puissant en énergie. Ceux-ci représentent un berceau de formation stellaire intense et sont donc riches en jeunes étoiles, leur procurant une apparence lumineuse et bleutée. Ce type de galaxies est un des plus courants dans l'univers observable, représentant plus de deux tiers des galaxies observées. Certaines galaxies spirales, telle que la Voie lactée, se différencient par une barre en leur centre et se nomment donc des galaxies spirales barrées. Les galaxies elliptiques ont une forme elliptique ou ovale et contiennent principalement de vieilles étoiles, car il s’y trouve très peu de matière interstellaire, nécessaire à la formation de nouvelles étoiles. Elles peuvent contenir jusqu'à un billion d'étoiles et s'étendre sur plus de deux millions d'années-lumière, représentant les plus grandes galaxies connues à ce jour. Les étoiles qui s’y trouvent orbitent autour du centre galactique avec des mouvements aléatoires et chaotiques, sans trajectoires régulières. Les galaxies lenticulaires, en forme de lentille, possèdent des propriétés appartenant aux deux types précédents. Comme les spirales, elles se composent d'un disque étoilé relativement fin en rotation autour d'un bulbe central, mais sans bras en spirale, et à l’instar des elliptiques, elles contiennent peu de matière interstellaire, expliquant la présence de vieilles étoiles ainsi que la formation stellaire limitée. Sont classées comme galaxies irrégulières toutes celles ne suivant aucune structure régulière. Elles donnent l'impression d'être déformées, souvent parce qu'elles subissent l'influence gravitationnelle d'autres galaxies voisines. La plupart du temps, elles résultent de collisions ou d'interactions gravitationnelles avec d'autres galaxies. Elles sont riches en matière interstellaire tels que gaz et poussières, ce qui favorise la naissance d’étoiles et donc la présence de jeunes étoiles.

Le mot « galaxie » provient du terme grec ancien « γαλαξίας » (galaxías) « laiteux », désignant notre propre galaxie, la formulation complète étant « ὁ τοῦ γάλακτος κύκλος » (ho toû gálaktos kúklos) « le cercle de lait » ou « ὁ κύκλος γαλακτικός » (ho kúklos galaktikós) « cercle laiteux », à cause de son apparence dans le ciel. Bien que très connue, la Voie lactée est difficile à observer dans son ensemble depuis notre planète, car nous ne pouvons pas nous éloigner pour la photographier comme nous le faisons avec les autres galaxies. En regardant le ciel, on constate que la distribution des étoiles est aplatie et concentrée le long d’une bande laiteuse, ce qui indique que nous ne nous situons pas au centre. C’est en considérant le nombre d’étoiles dans toutes les directions, leur distance par rapport à notre système solaire, puis en comparant ces observations à d’autres galaxies proches aux compositions et morphologies similaires que nous avons réussi à reconstituer la forme de la Voie lactée. Cette dernière mesure environ 100 000 années-lumière de diamètre et contient environ 200 milliards d'étoiles. Sa masse est composée de 90% d'étoiles, environ 10 % de gaz, 0,1 % d’autres corps et 0,1 % correspondant à son trou noir central, Sagittarius A*, qui est 4 milliards de fois plus massif que le Soleil.

Les galaxies sont des usines de fabrication d’étoiles, qui à leur tour créent les éléments chimiques nécessaires à la formation des planètes et à la vie telle que nous la connaissons. Les étudier nous permet de comprendre différents phénomènes astrophysiques tels que la gravitation, la matière noire ainsi que l'énergie noire. De plus, cela nous renseigne sur l'origine, la structure et l'évolution de l'univers.