1912: Der amerikanische Astronom Vesto Slipher stellte eine Rotverschiebung der Spektren bestimmter Nebel fest. Ähnliche Beobachtungen wurden später auch von Carl Wilhelm Wirtz gemacht.
1915: Albert Einstein publizierte die allgemeine Relativitätstheorie und begründete damit die theoretische Basis für ein expandierendes Weltall. Er war jedoch zunächst von einem statischen Universum überzeugt und fügte daher in die Feldgleichungen dieser Theorie eine kosmologische Konstante ein, die zu einer entsprechenden Lösung führte. Später bezeichnete er diesen Schritt angeblich als „die größte Eselei meines Lebens“.
1922: Alexander Friedmann berechnete die Lösungen der einsteinschen Feldgleichungen ohne kosmologische Konstante und entdeckte, dass sie einem Kosmos entsprachen, der entweder ausgehend von einem Anfangspunkt ewig expandiert, zu einem Endpunkt hin kollabiert oder sowohl einen Anfangs- als auch einen Endpunkt hat.
1923: Edwin Hubble wies nach, dass sich der Andromedanebel weit außerhalb der Milchstraße befindet.
1927-1933: Der Priester und Astronom Abbé Georges Lemaître entwickelte eine erste Form einer Urknalltheorie, bei der das Universum mit einem einzigen Teilchen beginnt, das er Uratom nannte.
1929: Edwin Hubble entdeckte, dass die Rotverschiebung der Galaxien proportional zu deren Entfernung wächst: das später nach ihm benannte hubblesche Gesetz. Er erklärte diesen Befund durch den Dopplereffekt als Folge einer Expansion des Universums.