Mørk materie er også observert gjennom gravitasjonslinsing som gjør det mulig å observere massefordelingen i universet uavhengig av elektromagnetisk vekselvirkning. Gravitasjonslinsing har vist at galaksehoper inneholder betydelig mer masse enn det som er synlig i form av stjerner og gass. Galaksehopen Bullet Cluster regnes som et av de sterkeste bevisene på at mørk materie er en realitet. Dette er et system som består av to galaksehoper som har kollidert. Gravitasjonslinsing viser at mesteparten av massen i systemet er separert fra mesteparten av den synlige materien.