Από τότε που εφαρμόστηκε η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν σε ό,τι είναι γνωστό για το σύμπαν ως σύνολο, υπήρχε η υποψία ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Όταν ο Edwin Hubble και ο Milton Humason ανακάλυψαν τη δεκαετία του 1920 ότι σχεδόν όλοι οι γαλαξίες στον ουρανό απομακρύνονταν από εμάς με μεγάλες ταχύτητες, αυτό ενίσχυσε τις υποψίες ότι το σύμπαν διαστέλλεται με γρήγορο ρυθμό. Ωστόσο, μόλις το 2000 βρέθηκαν τελικά αποφασιστικά στοιχεία υπέρ της διαστολής του σύμπαντος, με τη μορφή εκτεταμένων ερευνών μετατόπισης προς το κόκκινο σε πολύ μακρινά αντικείμενα.
Το διαστελλόμενο σύμπαν αναφέρεται συχνά ως το πιο σημαντικό εύρημα στη σύγχρονη κοσμολογία. Την εποχή του Αϊνστάιν, η θεωρία της σταθερής κατάστασης ήταν η κυρίαρχη, η οποία έλεγε ότι το σύμπαν παρέμενε ισορροπημένο στο ίδιο μέγεθος. Ο Αϊνστάιν, του οποίου οι εξισώσεις προέβλεπαν καθολική διαστολή ή συστολή αλλά όχι στάση, εισήγαγε τεχνητά μια σταθεροποιητική μεταβλητή στις εξισώσεις του, που ονομάζεται «κοσμολογική σταθερά». Αφού συνειδητοποίησε από τις παρατηρήσεις του Hubble ότι το σύμπαν πιθανότατα διαστέλλεται, αργότερα το αποκάλεσε αυτό τη «μεγαλύτερη γκάφα του».
Το φαινόμενο που οδήγησε για πρώτη φορά τους κοσμολόγους και τους αστρονόμους να προβλέψουν ένα διαστελλόμενο σύμπαν ήταν η ανάλυση του Hubble για την ερυθρή μετατόπιση. Χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο Mount Wilson, το οποίο ήταν το καλύτερο τηλεσκόπιο στον κόσμο εκείνη την εποχή, το Hubble έβλεπε μακρινούς γαλαξίες και είδε ότι έμοιαζαν προοδευτικά κόκκινοι. Κοίταξε πιο μακριά στο διάστημα, και κατ’ επέκταση, πιο πίσω στο χρόνο, καθώς το φως χρειάζεται πολλά δισεκατομμύρια χρόνια για να ταξιδέψει από αυτούς τους γαλαξίες στη Γη. Επειδή ο παράγοντας ερυθρότητας συσχετίστηκε τόσο καλά με τις αυξήσεις της απόστασης, ο Hubble υποψιάστηκε ότι αυτό ήταν ένα αξιόπιστο φαινόμενο με φυσική αιτία.
Η αιτία προσδιορίστηκε ως εξής: καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, ο υποκείμενος χώρος αυξάνεται σε όγκο, αλλά το φως που ταξιδεύει μέσα από αυτό παραμένει το ίδιο. Ο διαστελλόμενος χώρος απλώνει το μήκος κύματος του φωτός, κάνοντάς το μεγαλύτερο και ως εκ τούτου πιο κόκκινο. Μια αναλογία που χρησιμοποιείται μερικές φορές είναι οι κουκκίδες στην επιφάνεια ενός διαστελλόμενου μπαλονιού. Σχεδιάστε ένα μοτίβο κυμάτων σε ένα μπαλόνι και ενώ το ανατινάζετε, παρατηρήστε πώς το κύμα απλώνεται και γίνεται μακρύτερο. Αυτή είναι η ίδια αρχή πίσω από το φαινόμενο της μετατόπισης στο κόκκινο.
Το 1998, ανακαλύφθηκε όχι μόνο ότι το σύμπαν διαστέλλεται, αλλά ότι πιθανότατα διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Ο φυσικός λόγος για αυτό είναι μια μυστηριώδης «σκοτεινή ενέργεια», που ονομάστηκε έτσι επειδή δεν ξέρουμε σχεδόν τίποτα για αυτήν.