从历史上看，对宇宙及其起源有许多想法。古希腊人和古印度人首先提出了由物理定律主导而非个人观点的宇宙理论。华夏古代哲学中包含宇宙的概念，宇为所有的空间，宙为所有的时间。几个世纪以来，天文观测以及运动和引力理论的改进，使得对宇宙描述更准确。现代宇宙学始于阿尔伯特·爱因斯坦在1915年的广义相对论，该理论使定量化的预测整个宇宙的起源、演化和结局成为可能。绝大多数现代的、公认的宇宙学理论都基于广义相对论，更具体的是指大爆炸理论。
关于宇宙进化的流行模型是大爆炸理论。大爆炸模型指出，宇宙最早的状态是一个极其炙热和密集的状态，宇宙随后膨胀和冷却。该模型基于广义相对论和一些简化的假设，如空间的同质性和同构性。具有宇宙常数和冷暗物质的模型版本是最简单的模型，为宇宙的各种观测结果提供了相当好的解释。大爆炸模型包括星系距离和红移的相关性、氢氦原子的数量比例以及微波背景辐射等观测结果。
最初的炙热、密集状态被称为普朗克时期，是从时间零点到一个普朗克时间单位的短暂时期。在普朗克时期，所有类型的物质和所有类型的能量都集中在一个密集的状态，当前是已知四种基本力中最弱的引力，被认为在那时与其他基本力一样强大，所有的基本力可能是统一的。自普朗克时期以来，空间一直持续膨胀到当前的规模。在10-32秒内出现了一段非常短但强烈的宇宙暴胀时期。这是一种不同于当前宇宙的膨胀，空间中的物体没有实际移动，而是定义空间本身的度规发生改变。尽管时空中的物体移动速度不能快于光速，但此限制不适用于控制时空本身的度规。宇宙初始时期的宇宙暴胀解释了为什么空间看起来非常平坦，以及为什么空间规模比光从宇宙初始以来穿越的距离大得多。
在宇宙存在的前几分之一秒内，四种基本力已经分离。随着宇宙继续从不可思议的炙热状态中冷却下来，各种类型的亚原子粒子能够在短时间内先后形成，分别称为夸克时期、强子时期和轻子时期，这些时期加起来在大爆炸之后持续了不到10秒的时间。这些基本粒子稳定地结合到越来越大的组合中，包括稳定的质子和中子，然后通过核聚变形成更复杂的原子核。这个过程，被称为大爆炸核合成（或原初核合成），只持续了约17分钟，并在大爆炸后约20分钟结束，所以只有最快和最简单的核聚变反应发生。按质量计算，大约25%的质子和宇宙中所有的中子被转换成氦、少量的氘以及痕量的锂，其他所有元素只生成了非常非常少的数量。剩余75%没有参与核聚变的质子即为氢原子核。
核合成结束后，宇宙进入了光子时期。