La materia oscura es, según la astrofísica y cosmología física, la que no refleja la radiación electromagnética suficiente para poder observarse a través de los medios técnicos actuales, pero se conoce su existencia debido a efectos gravitacionales que causa en la materia visible, como por ejemplo en las estrellas o galaxias.
Alguna cantidad de esta materia oscura es de naturaleza no bariónica, es decir, está compuesta de partículas elementales distintas a los protones, neutrones y electrones. Estas partículas deben haber sobrevivido desde el Big Bang, y por lo tanto o son estables o tienen tiempos de vida mayor a la edad actual del universo.
Según observaciones realizadas actualmente, la materia oscura constituye el 21% de la masa en el Universo, el 75% se piensa que lo conforma la energía oscura y el 4% restante la materia másica ordinaria o materia común, de la cual se supone que una parte importante sería materia bariónica.
Quedó confirmada su existencia en 1974, pero ya en 1933 Fritz Zwicky utilizó por primera vez la materia oscura para declarar consistentes y numerosos fenómenos como la velocidad rotacional de las galaxias, las velocidades orbitales de ésta y la distribución de temperatura de gas caliente en galaxias y cúmulos de galaxias.
El origen de esta masa ausente es uno de los problemas más importantes de la cosmología moderna y la física de partículas.