I spiralgalakser har spiralarmene den omtrentlige formen til logaritmisk spiraler. Mønsteret kan skyldes en forstyrrelse i en ensartet roterende masse av stjerner. Liksom stjernene roterer spiralarmene rundt sentrum, men de gjør det med en konstant vinkelhastighet. Spiralarmene antas å bestå av materie med høy tetthet eller «tetthetsbølger». Når stjerner beveger seg gjennom en arm, endres romhastigheten for hvert stjernesystem av gravitasjonskraften av den høyere tettheten – hastigheten går tilbake til normalen når stjernene kommer til den andre siden av armen. Effekten ligner «bølgen» av forsinkelser som beveger seg langs en motorvei full av biler i bevegelse. Armene er synlige fordi den høye tettheten forenkler stjernenes formasjon, og derfor har de mange lyssterke og unge stjerner.