如果宇宙包含的物质太少，那么引力就会太弱，星系或行星等天文结构将无法形成。自从大爆炸以来，宇宙一直在单调膨胀。宇宙拥有相当于每立方米5个质子的合适的质能密度也许并不奇怪，因此能够过去138亿年不断膨胀，为当前观测到的宇宙的形成提供时间。
此外，科学家发现还有动态的力作用于宇宙中的粒子，影响膨胀速率。1998年以前，由于宇宙引力相互作用的影响，预计膨胀速率会随着时间的流逝而下降。因此，宇宙中还有一个可观测量，称为减速参数，大多数宇宙学家预计该参数为正数，并且与宇宙的物质密度有关。1998年，减速参数由两个不同的团队独立测量为负数，大约为-0.55，这在技术上意味着宇宙尺度因子的第二个导数在过去50-60亿年是正数。然而，这种加速度并不意味着哈勃常数当前正在增加。
时空是所有物理事件都在上演的竞技场。时空的基本要素是事件。在任何给定的时空中，事件被定义为在特定时间上特定位置。时空是所有事件的集合，就像线是它的所有点的集合一样，正式地组成一个流形。]事件如物质和能量会弯曲时空。另一方面，弯曲的时空迫使物质和能量以某种方式运行。只考虑其中之一而不考虑另外一个是没有意义的。
宇宙似乎是一个平滑的时空连续体，由三个空间维度和一个时间维度组成。因此，物理宇宙时空中的事件可以通过一组四个坐标来识别：x、y、z、t。平均而言，观测到的空间非常接近平坦，曲率接近于零，这意味着欧几里德几何体在经验上是真实，以高精度遍及大部分宇宙。与球体进行类比，时空似乎也具有一种单连通拓扑结构，至少在可观测宇宙的尺度上是这样。然而，当前的观测结果不能排除宇宙有更多的维度由弦理论等理论假设以及时空可能有一个多连通全局拓扑的可能性，与二维空间的圆柱形或环形拓扑类比。宇宙的时空通常从欧几里德的角度解释，空间由三个维度组成，被称为“第四维度“的时间由一个维度组成。通过将空间和时间结合到一个称为闵可夫斯基空间的单一的流形中，物理学家简化了大量的物理理论，并以更统一的方式描述了宇宙在超星系和亚原子水平上的工作原理。时空事件不是绝对定义的空间和时间，而被认为是相对于观察者的运动。闵可夫斯基空间近似于没有引力的宇宙，广义相对论的伪黎曼流形用物质和引力来描述时空。
广义相对论描述了时空如何弯曲和弯曲的质量和能量。宇宙的拓扑或几何包括可观测宇宙的局部几何体和全局几何体。宇宙学家通常使用给定的空格一样的时空片段，称为共动坐标。可观测的时空部分是后向光锥，它划定了宇宙学视界。宇宙学视界也称为粒子视界或光视界，是粒子能在宇宙年龄内抵达观察者的最远距离。