借由望远镜、宇宙射线探测器、引力波探测器等探测仪器进行。
早期观测.现今物理宇宙学的主要内容是在沙普利-柯蒂斯之争往后的几年内确立的，当时确定了宇宙的尺度大于银河系。这些理论通过对宇宙尺寸的测量，以及对宇宙中一些可用爱因斯坦广义相对论解释的动力学现象的观测建立而成。早期，宇宙学是一个基于非常有限的观测的推测科学，其特点在于静态宇宙理论者与大爆炸理论的推动者之间的争论。直到20世纪90年代后，天文观测才消除了理论之间的竞争，并推动这个领域走向大卫·施拉姆在1992年国家科学院学术报告