ビッグバン元素合成や宇宙マイクロ波背景放射、構造形成の研究によって得られる証拠から、我々の宇宙の質量の約25%は非バリオンのダークマターで、目に見えるバリオン物質は約4%に過ぎないことが分かっている。ダークマターの重力効果はよく理解されており、ダークマターは銀河を取り巻くハロー状に存在し、低温（相対論的速度を持たない）で、放射を出さない物質のように振舞う。ダークマターは実験室ではいまだに検出されておらず、その素粒子物理学的性質は全く分かっていない。しかしダークマターの候補は数多く挙げられており、その例としては安定な超対称性粒子、WIMP、アクシオン、MACHOなどがある。また、重力が弱い場合の重力相互作用の式自体を修正する修正ニュートン力学 (MOND) やブレイン宇宙論でダークマターを説明しようとする研究者もいる。また、活動銀河中心核や大質量ブラックホールなどの銀河中心の物理学からダークマターの正体に関する手掛かりが得られる可能性もある。
宇宙マイクロ波背景放射は、原子が最初に形成され、ビッグバンによって生み出された放射が荷電イオンによるトムソン散乱を受けなくなった再結合期（宇宙の晴れ上がり）以来残っている放射である。この背景放射は1965年にアーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンによって最初に観測され、完全な黒体放射のスペクトルを持っている。放射の温度は今日では2.7Kで、10⁵ 分の1の精度で等方的である。初期宇宙のわずかな非一様性の進化を記述する宇宙論的ゆらぎの理論によって、研究者は背景放射の角パワースペクトルを正確に計算することができ、同時に最近の衛星観測実験（COBE や WMAP）や多くの地上観測・気球観測実験（Degree Angular Scale Interferometer, Cosmic Background Imager, MAXIMA, BOOMERanG）によって測定が行なわれている。これらの研究の目標の一つは、Λ-CDMモデルの基本パラメータを高い精度で測定することであり、またビッグバンモデルの予言をテストし、新たな物理学を探求することである。例として、最近行なわれた WMAP による観測結果はニュートリノの質量に制限を与えている。また、宇宙マイクロ波背景放射の偏光を測定するという新たな実験も試みられている。これによって理論がさらに確認され、また宇宙のインフレーションや、銀河や銀河団と宇宙マイクロ波背景放射との相互作用によって起こるスニヤエフ・ゼルドビッチ効果やザックス・ヴォルフェ効果といったいわゆる第二の非等方性に関する情報が得られるものと考えられている。
ビッグバン元素合成は初期宇宙での元素の生成理論である。初期宇宙での元素合成は宇宙創生から約3分が経過し、宇宙の温度が核融合反応が止まるほどに下がった時点で終了した。ビッグバン元素合成が起こった時間はこのように短いため、この過程で作られた元素は恒星内部での元素合成と異なり最も軽い元素のみだった。元素合成は水素イオン（陽子）から始まり、主として重水素とヘリウム4、リチウムが作られた。これ以外の元素はごく微量しか作られなかった。元素合成の基礎理論は1948年にジョージ・ガモフ、ラルフ・アルファー、ロバート・ハーマンによって作られて以来数十年にわたって研究されており、元素合成はビッグバン時代の物理を知る非常に敏感なプローブとなる。なぜなら、ビッグバン元素合成の理論は宇宙初期から存在する軽元素の存在量や初期宇宙の特徴と結び付いているからである。具体的には、元素合成の理論が等価原理のテストやダークマターの検出、ニュートリノ物理学のテストなどに用いられている。宇宙論研究者の中には、ビッグバン元素合成によって第4の「無菌状態（sterileの訳語・同語には他に不妊、不毛などの意がある）」のニュートリノが存在することが示唆されると提唱している人々もいる。
現代の宇宙論は大まかに言って宇宙に存在する最も大きな天体（銀河、銀河団、超銀河団）を扱い、また宇宙の最も初期に形成された独特の天体（クエーサー）や、ほぼ一様だった最初期の宇宙自身を研究対象とする。素粒子物理学の実験結果に強く影響されること、研究内容が天体物理学や一般相対性理論、プラズマ物理学から現象学や超弦理論(M理論)、量子力学などに及ぶといった点で、物理学の中では異質の学問分野である。
1968年、林立夫、小原礼らとともにスカイを結成。1969年に細野晴臣に誘われはっぴいえんどに加入しギターを担当、「花いちもんめ」などの楽曲ではボーカルを務め、バンドの解散後に細野らとキャラメル・ママを結成、ティン・パン・アレーへと発展させる。はっぴいえんど解散後から大麻を始め、2009年逮捕されるまで断続的に大麻使用を続けたと自伝で述べている。1975年にはアメリカのミュージシャンを起用しロサンゼルスで録音した初めてのソロアルバム『BAND WAGON』を発表。帰国後、ハックルバックを結成し「ベイ・エリア・コンサート」やライブハウス、学園祭に出演。『ほうろう』を発表したばかりの小坂忠のバックをティン・パン・アレーのメンバーとして務め全国ツアーも行った。1992年には尾崎亜美、小原礼らとともに桃姫BANDを結成。阪神・淡路大震災の復興チャリティユニットとして声優の神谷明の呼びかけで結成されたWITH YOUに、尾崎・小原らとともに協力ミュージシャンとして参加。1997年に発売されたチャリティCDにも参加している。2000年には細野・林とティン・パンを結成した。その後、アレンジャーやセッションミュージシャンとして活動する。2006年3月時点で、アルバム参加枚数517枚、シングル参加枚数71枚、合計588枚という莫大な数のレコーディングに参加している。アレンジ曲数は同じく2006年3月の時点で635曲に登る。2009年2月17日、大麻取締法違反（所持）の現行犯で東京湾岸警察署に逮捕される。同年3月17日、懲役6ヶ月、執行猶予3年の有罪判決を受ける。2011年、バンド・きなこむちの『Battle Of My Favorite Things〜世紀のおもちゃ大戦争〜』（2011年4月6日発売）の帯に推薦文を提供する。2014年1月27日、株式会社アトス・インターナショナルからギター教則DVD『鈴木茂　ギター・プレイ・オブ・バンドワゴン』発売。2018年12月31日、第69回NHK紅白歌合戦に松任谷由実のバックバンドで出演。