内閣官房副長官は内閣官房長官の職務を助け、命を受けて内閣官房の事務をつかさどり、及びあらかじめ内閣官房長官の定めるところにより内閣官房長官不在の場合その職務を代行する（内閣法14条第3項）。待遇としては副大臣と同等（中央省庁改編前は政務次官待遇）であるが、組閣後の閣僚による記念撮影に同席するなど、他の副大臣とは扱いが異なることが多い。政務担当の副長官は当選回数が少なく首相派閥から首相に近い側近政治家が任命されることが多い。重要性から閣僚経験者が就任する例も少なくなく、これは他の政務次官・副大臣には見られない特徴である。当職経験後に重要な役職を歴任することも多く、若手政治家の登竜門ポストとされている（のちに首相になった官房副長官は2011年現在で竹下登、海部俊樹、森喜朗、安倍晋三、鳩山由紀夫の5人）。2011年には、大蔵大臣・財務大臣を歴任したベテラン政治家である藤井裕久、官房長官経験者である仙谷由人が就任するなど、官邸の機能強化の観点から異例の起用が相次いだ。事務担当の副長官は、戦前の内閣書記官長の実質的な後継であり、中央省庁再編以前は旧内務省系官庁のうち警察庁、旧自治省、旧厚生省の出身者で次官級のポストを経験した者から任命されるのが慣例となっており、省庁再編後も概ね踏襲されてきた。一方で第1次安倍内閣では的場順三（旧大蔵省出身で国土事務次官経験者）が、野田内閣では竹歳誠（旧建設省出身で国土交通事務次官経験者）が就任するなど近年では慣例にとらわれない起用もなされている。事務次官等会議（現・次官連絡会議）を運営するなど各省間の調整を主な職務としており、官僚機構の頂点とみなされている。内閣を超えて長期間在任する例も多く、例えば石原信雄は自民党政権、非自民連立政権、自社さ政権にまたがって在任した。内閣人事局長は内閣官房副長官の中から指名する者をもって充てられる（内閣法第21条）。
内閣官房副長官は認証官であるが、任命対象の資格要件や副長官相互間の職務分担は内閣法など法令上は明確には規定されておらず、政務担当として衆議院議員と参議院議員から1人ずつの計2人が、事務担当として事務次官経験者等のキャリア官僚から1人が、それぞれ任命されるのが慣例となっている。
1923年、エドウィン・ハッブルは、ウィルソン山天文台の望遠鏡で、渦巻星雲のM31（アンドロメダ星雲）およびM33を観測し、これら渦巻星雲の中に変光星を発見した。ハッブルは変光星までの距離を求めることで、地球から2つの星雲までの距離を約90万光年と導いた。この数値は、シャプレーの考える天の川銀河の大きさである30万光年よりも大きな値であり、したがって、2つの星雲は銀河系の外側にあるということができる。ハッブルの研究結果は1924年12月に初めて発表された。シャプレーは、ハッブルの研究結果を伝える手紙を読んで、「この手紙が私の宇宙を打ち砕いたよ」と言ったという（ただし、この発言をした正確な日にちは定かでない）。しかし、このハッブルの研究によって銀河系の大きさに関する問題がすべて解決したわけではなかった。ケフェイド変光星を使った距離測定法については天文学者の間で意見が一致していなかったし、ハッブルの研究結果はヴァン・マーネンによる渦巻星雲の回転についての観測結果と矛盾していた。1935年、ハッブルは、ヴァン・マーネンが測定した渦巻星雲のうち４つを再測定し、固有運動は検出されなかったと発表した。ヴァン・マーネン自身も同年に再測定し、自らが以前に発表したほどの固有運動は検出されなかったことを確認した。その後の解析により、ヴァン・マーネンが見つけた固有運動は、測定の際の個人誤差によるものだと考えられている。また、ケフェイド変光星を用いたハッブルによるアンドロメダ銀河までの距離測定については、後に、同銀河内にあるケフェイド変光星の周期と光度の関係が、ハッブルが計算に使ったものとは別種族のものであったことが分かった。さらに、星の測光標準の改正などもあって、現在はアンドロメダ銀河までの距離は約230万光年とされている。一方で、銀河系の大きさと構造については、カーチスよりもシャプレーの説の方が正解に近かったことが分かっている。カーチスの主張した3万光年という直径はカプタイン宇宙を大きな根拠としているが、これは望遠鏡で観測した星の距離を測ったうえで、星の空間密度分布から銀河系の大きさを求める方法だった。しかし実際には、銀河系内にある星間物質が光を吸収するため、望遠鏡では太陽系からみて遠くの星が観測しにくくなっていた。そのためカプタインは銀河系の大きさを実際より小さく見積もり、さらに太陽系は銀河系の中心近くにあるという結果を導き出すことになった。現在では、天の川銀河は直径約15万光年で、太陽系は銀河系の中心から2万8000光年離れた位置に存在するとされている。それに対してシャプレーの考えた30万光年の銀河系は、逆に大きすぎる値だった。これは、シャプレーが遠くの星の明るさから距離を測定する際に、銀河系の宇宙塵が光を吸収する効果を考慮に入れなかったため、これらの星が実際より遠くにあると計算してしまったことによる。しかし、ケフェイド変光星を使って距離を求めるという方法自体は正しく、また、太陽は銀河系の中心から離れた位置にあるという主張も正しいものであった。この点について、シャプレーは、太陽は宇宙の中心ではないことを示したとして、ニコラウス・コペルニクスになぞらえる形で評価されている。以上のように、2人の主張はどちらも部分的には正しく、部分的には間違っているという結果に終わった。