חומר אפל הוא צורה בלתי נראית של חומר המהווה כ-85% מהמסה הקוסמית, אינו פולט או בולע אור, וקיומו נגזר אך ורק מהשפעתו הכבידתית (ה"גרביטציה האפלה") על גלקסיות וצבירי גלקסיות. השערתו הועלתה לראשונה ב-1933 על ידי פריץ צוויקי, שמדד את צביר הגלקסיות 'קומה' ומצא שמסתו גדולה פי 400 מהמסה הנראית, ואוששה בשנות ה-70 על ידי ורה רובין וקנת' פורד שגילו 'הילות' מסיביות סביב גלקסיות ספירליות. החומר האפל מהווה כ-26.8% מצפיפות היקום (לעומת 4.9% של חומר רגיל ו-68.3% של אנרגיה אפלה), והרכבו המדויק עדיין לא ידוע - המועמדים המובילים כוללים חלקיקי WIMPs, אקסיונים וגופי הילה קומפקטיים. הוא ממלא תפקיד מכריע בהסבר 'בעיית המסה החסרה' - מהירויות גבוהות מדי בשולי הגלקסיות - ובהתגבשות המבנים ביקום לאחר המפץ הגדול, שכן הוא מתקבץ מהר יותר מהחומר הרגיל. על אף חשיבותו, הוא נותר אחת התעלומות הגדולות ביותר בפיזיקה המודרנית, כאשר חלק מהחוקרים מציעים אלטרנטיבות כמו שינוי חוקי הכבידה, אם כי מודל החומר האפל הוא המקובל ביותר כיום.