Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι βαρυτικά χαρακτηριστικά που βρίσκονται στο κέντρο πολλών γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου του Γαλαξία. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να θεωρηθούν ως ο γαλαξιακός ήλιος: με τον ίδιο τρόπο που οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, τα 200-400 δισεκατομμύρια ηλιακά συστήματα στον Γαλαξία μας περιφέρονται γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες περιέχουν από 105 έως 1010 (εκατοντάδες χιλιάδες και δεκάδες δισεκατομμύρια) ηλιακές μάζες.
Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα του γαλαξία μας υποπτεύεται ότι είναι ένα συμπαγές αντικείμενο που ονομάζεται Τοξότης Α*, το οποίο περιέχει 3.7 εκατομμύρια ηλιακές μάζες σε όγκο με ακτίνα όχι μεγαλύτερη από 6.25 ώρες φωτός (45 AU) ή περίπου 4.2 δισεκατομμύρια μίλια. Συγκριτικά, ο Πλούτωνας περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 5.51 ώρες φωτός ή 3.7 δισεκατομμύρια μίλια.
Θεωρητικά, είναι πιθανό η περιοχή του Τοξότη Α* να περιέχει περισσότερες από μία υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αν ναι, θα συνδυαστούν για να σχηματίσουν ένα αντικείμενο σε λιγότερο από 100 χρόνια. Κάπου γύρω στο 2015-2025, η τεχνολογία της αστρονομικής συμβολομετρίας θα επιτρέψει την άμεση απεικόνιση του ορίζοντα γεγονότων του Τοξότη Α*.
Σε πολύ μακρινούς γαλαξίες, οι αστρονόμοι παρατηρούν τη διαδικασία γέννησης υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Αυτοί οι γαλαξίες ονομάζονται ενεργοί γαλαξίες και μπορεί να απελευθερώσουν ενέργεια ισοδύναμη με εκατοντάδες μέσους γαλαξίες σε συνδυασμό, με τη φωτεινότητα ενός τρισεκατομμυρίου Ήλιων. Τα κβάζαρ είναι ένας τύπος ενεργού γαλαξία και είναι από τα πιο μακρινά αντικείμενα που μπορούν να εντοπίσουν οι αστρονόμοι. Ένα άλλο είναι τα blazars, τα οποία είναι από τα πιο βίαια φαινόμενα στο σύμπαν, μετατρέποντας τη μάζα των 100 ήλιων σε μια σχετικιστική δέσμη ακτινοβολίας κάθε χρόνο.
Τουλάχιστον 30 ύποπτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες έχουν παρατηρηθεί σε άλλους γαλαξίες εκτός από τον Γαλαξία. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αποτελούν μέρος ενός άλυτου προβλήματος στην αστροφυσική: πού βρίσκονται οι μαύρες τρύπες μέσης μάζας; Είναι γνωστές πολυάριθμες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, με μάζες που κυμαίνονται από 1.44 ηλιακές μάζες έως 14 ηλιακές μάζες. Αυτά σχηματίζονται όταν οι πυρήνες των αστεριών μεγάλης μάζας δεν μπορούν πλέον να υποστηρίξουν το δικό τους βάρος και σχηματίζουν μια βαρυτική ιδιομορφία. Υπάρχουν δύο υποψήφια φαινόμενα για ενδιάμεσες μαύρες τρύπες, αλλά κανένα δεν είναι οριστικό από αυτό το σημείο.