En astrofísica y cosmología física se denomina materia oscura a la materia hipotética de composición desconocida, que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias.
La determinación de la naturaleza de esta masa ausente es uno de los problemas más importantes de la cosmología moderna y la física de partículas, ya que sólo el 5% aproximadamente de la densidad de energía total en el Universo (inferido de los efectos gravitacionales) se puede observar directamente. Se piensa que entorno al 23% está compuesto de materia oscura. El 72% restante se piensa que consiste de energía oscura, un componente incluso más extraño, distribuido difusamente en el espacio.
Al analizar la rotación de galaxias o la dinámica de los cúmulos de galaxias, se observa que se comportan como si hubiera más gravedad de la que parece existir. Como de momento, y por lo que sabemos, la gravedad sólo puede estar causada por la materia, se deduce que en esas galaxias y en esos cúmulos, debe haber algún tipo de materia que, aunque no la vemos, ocasiona la gravedad que explica los movimientos de las estrellas dentro de las galaxias y los movimientos de las galaxias dentro de los cúmulos.
Se ha puesto de manifiesto que los nombres "materia oscura" y la "energía oscura" sirven principalmente como expresiones de nuestra ignorancia.
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