虽然人们已经对暗物质作了许多天文观测，其组成成份至今仍未能全然了解。早期暗物质的理论重在一些隐藏起来的常规物质星体，例如：黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等。
这些星体一般归类为大质量致密天体(massive compact halo objects，machos)，然而多年来的天文观测无法找到足够量的machos。
一般认为，难以探测的重子物质（如machos以及一些气体）确实贡献了部分的暗物质效应，但证据指出这类的物质只占了其中一小部分。
而其余的部分称作“非重子暗物质”。此外，星系转速曲线、引力透镜、宇宙结构形成、重子在星系团中的比例以及星系团丰度（结合独立得到的重子密度证据）等观测数据也指出宇宙中85%-90%的质量不参与电磁作用。
这类“非重子暗物质”一般猜测是由一种或多种不同于常规物质(电子、质子、中子、中微子等)的基本粒子所构成。
由于尚未出现暗物质存在的直接探测证据，也有一些理论试图在不引入暗物质的情况下解释已有的天文观测现象。典型的一类理论是修正的牛顿引力理论（modified n
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