ماده تاریک، در کیهان‌شناسی، به موادی در جهان هستی گفته می‌شود که از خود، نور (موج الکترومغناطیسی) نمی‌تابانند و یا حتی بازنمی‌تابانند و از همین رو، نمی‌توان آن‌ها را مستقیماً دید. ساختار و تشکیل این مواد نامشخص است، ولی اثرات گرانشی آن‌ها روی ساختارهای دیده‌شدنی مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها نشان می‌دهد که مادهٔ تاریک وجود دارد.

وجود مادهٔ تاریک می‌تواند برخی از مشاهدات غیرعادی نجومی را توضیح دهد؛ مثلاً رفتارهای غیرعادی در سرعت چرخشی کهکشان‌ها و برخی از تضادهایی که در نظریهٔ مهبانگ وجود دارد.

سرعت چرخشی ستاره‌ها در کهکشان‌ها از رابطه‌ای که از قوانین کپلر انتظار داریم پیروی نمی کند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است. برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهدهٔ کهکشان‌ها در قسمت مرئی که نشان می‌دهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده است ناسازگار است. بنابراین فرض می‌شود که این جرم نایافته از مادهٔ تاریک (که آن را نمی‌بینیم) ساخته شده باشد.

پیش‌بینی‌های موجود دربارهٔ سرشت مادهٔ تاریک را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:

1- اشیاء هاله‌ای پر جرم و متراکم شامل سیاهچاله‌ها، ستارگان نوترونی، کوتوله‌های سفید سوخته و یا کوتوله‌های قهوه‌ای.

2- ذرات پرجرم با برهم‌کنش ضعیف شامل نوترینوها، تک‌قطبی‌های مغناطیسی، و سایر ذرات بنیادی خارق‌العاده که هنوز بر روی زمین مشاهده نشده‌اند.