Les plus importants amas d'étoiles, de poussières et de gaz interstellaires sont appelés galaxies. A l'œil nu, ces galaxies se présentent sous l'aspect, de taches floues dans le ciel nocturne, mais le télescope révèle qu'elles sont constituées de milliards d'étoiles. Une galaxie typique contient 100 milliards d'étoiles, et son diamètre peut atteindre 10 000 années-lumière. L'univers contient entre 100 milliards et 1 000 milliards de galaxies. Celles-ci sont disséminées dans l'espace, à la manière de villes d'étoiles, éloignées de leurs voisines.


Les galaxies elliptiques : Les galaxies elliptiques présentent une forme ovale, sans structure interne et de brillance à peu près uniforme. Elles peuvent être plus ou moins allongées, leur forme allant de celle d'une sphère à celle d'une dragée. Les galaxies elliptiques sont animées d'une grande agitation interne. Les étoiles vont et viennent dans tous les sens de façon désordonnée, ce qui explique que la galaxie peut exister. En effet, si les étoiles n'étaient pas en mouvement, elles finiraient par tomber vers le centre de la galaxie et celle-ci s'effondrerait sous sa propre gravité. Mais du fait de leur mouvement, les étoiles sont soumises à une force centrifuge qui les empêche de tomber vers le centre.


Les galaxies elliptiques sont principalement composées d'étoiles vieilles et rouges et sont plus ou moins dépourvues d'astres jeunes et massifs. De plus, elles ne contiennent qu'une très faible quantité de gaz et de poussières et le milieu interstellaire est donc pratiquement inexistant. Ces deux faits sont liés puisque le gaz est l'ingrédient nécessaire à la formation d'étoiles. S'il est absent, aucune étoile nouvelle ne peut se former, d'où l'absence d'astres jeunes. Toutes les étoiles présentes se sont formées à des époques reculées, lorsque le gaz interstellaire était encore disponible. Ce sont nécessairement des astres à durée de vie très longue, donc peu massifs et rouges.

Les galaxies spirales : Les galaxies spirales sont plus complexes. Elles sont essentiellement constituées de deux éléments, un noyau sphérique entouré d'un disque de matière dans lequel apparaît la structure spirale. Il y a là aussi diverses variations, depuis un noyau énorme entouré de petits bras spiraux jusqu'à un noyau minuscule avec des bras très longs. Cette classe de galaxies se subdivise encore en deux groupes : les spirales normales, dans lesquelles les bras se développent directement à partir du noyau, et les spirales barrées qui présentent une grande barre centrale dont les extrémités sont le point de départ des bras.




Pour les galaxies spirales, ce n'est pas l'agitation interne qui empêche l'effondrement gravitationnel, mais la rotation de la galaxie. Chaque étoile tourne en rond autour du noyau et c'est ce mouvement orbital qui donne naissance à une force centrifuge. La rotation globale de la galaxie est également responsable de l'aplatissement de l'ensemble et de la formation du disque. Contrairement aux galaxies elliptiques, les spirales possèdent des étoiles de tous les âges et de toutes les masses, ainsi qu'une grande quantité de gaz et de poussières. Là aussi les deux faits sont liés puisqu'un milieu interstellaire riche signifie qu'il y a encore suffisamment de matière pour former de nombreuses étoiles, d'où la présence d'astres jeunes et massifs. Cela n'est cependant pas vrai pour l'ensemble de la galaxie car, en fait, seuls les bras spiraux sont riches en matière interstellaire et en étoiles massives lumineuses. Pour cette raison, les bras apparaissent plus brillants et se détachent du reste pour donner à la galaxie son aspect spiral caractéristique.

Les galaxies lenticulaires : Entre spirales et elliptiques existe un cas intermédiaire, celui des galaxies lenticulaires. Comme les spirales, celles-ci possèdent un noyau volumineux et un disque, mais, comme les elliptiques, elles sont démunies de bras spiraux et possèdent un milieu interstellaire relativement pauvre.



Les galaxies irrégulières : Il existe enfin une dernière catégorie, celle des galaxies irrégulières, qui contient toutes les galaxies qui n'entrent pas dans les trois groupes précédents. Ces galaxies présentent un aspect la plupart du temps difforme et sont très riches en gaz et en poussières. Elles peuvent être classées en deux groupes. D'abord les galaxies ayant un aspect irrégulier mais dont la distribution de matière est en fait très régulière, c'est par exemple le cas de Nuages de Magellan. Celles-ci sont aujourd'hui considérées comme des spirales qui n'ont pas réussi à achever leur formation.




Le deuxième type est celui des galaxies véritablement irrégulières, autant du point de vue visuel que de celui de la répartition de matière. Cette irrégularité peut avoir diverses origines comme une forte activité dans le noyau ou bien une collision passée avec une autre galaxie.