星云是银河系之内的天体，还是银河系之外的天体是恒星世界中我们的近邻，还是遥远的宇宙之岛判定这些星云的距离似乎成为20世纪初天文学的首要任务。当然，要确定星云的距离，首先应该确定银河系的范围和形态。经过长期努力，20世纪30年代，一个比较符合实际的现代银河系的模型已经被人们普遍接受，于是天文学家有了观测和研究星云的前提。通过不太长时间的艰苦工作，一门新的天文学分支——河外星系天文学诞生了。人们终于知道银河系实际上只是空间上有限的恒星、尘埃、星团和行星状星云、星际物质的集合体，仅仅是宇宙中的一个小岛。在银河系之外，还有更深远的空间，那里分布着与银河系类似的天体系统——星系、星系群和星系团。
形形色色的星系
宇宙中有许许多多外貌不同的星系，但从它们的照片看，基本上可分为旋涡星系和椭圆星系两大类，还有一些形状不规则的称为不规则星系。旋涡星系是盘状的，当中有凸起的核球，有点像体育运动用的铁饼，银河系就是一个典型的旋涡星系。各旋涡星系盘与核球大小之比各异，旋涡星系的质量相差也很悬殊，有比银河系大100多倍达到十万亿(10+{13})倍太阳质量的巨旋涡星系，也有小到1千万(10+7)倍太阳质量的矮旋涡星系。旋涡星系的盘绕其中心旋转，由此而形成其具有几条旋臂的特征形状。旋涡星系又可分为正常旋涡星系和棒状旋涡星系两类，后者的中心核球呈长椭球状，旋臂从“棒”的两端拖曳出来。旋臂由许多最年轻、最亮和最热的星星“连缀”而成，气体和尘埃集中在这里，因而也是恒星不断诞生的区域。椭圆星系的外貌要比旋涡星系光滑，是星系中数量较多的一大类，一般由老的冷、的和大质量的星组成，很少有尘埃、气体和旋臂的明证，其外形为椭球状。其中有质量比我们银河系大100多倍甚至更大的超巨椭圆星系，也有质量是太阳1 000。万倍的矮椭圆星系。这些星系在许多方面类似于大球状星团，它们是自引力系统，是恒星的随机运动阻止了星系的收缩。
介绍完了旋涡星系和椭圆星系，我们再来认识一下不规则星系。一般说来，不规则星系比典型的旋涡星系和椭圆星系为轻，它们的结构不规则，并含有大量的气体和尘埃，如我们银河系的近邻大、小麦哲伦云就是两个不规则星系，但也有将大麦哲伦云划归棒旋星系的。有些不规则星系是“特殊的”或“相互作用”的星系，它们奇特的外形可能是由于近期内被邻近星系的引力作用或“碰撞”所致，如光学像呈直线状，长短轴之比约为20∶1，没有核球或核球很小的超薄星系；从光学照片上看，内部有5至10个明亮的块斑形结构，其氢等气体物质的运动速度高达每秒250至500千米的块斑星系；还有呈纺锤形，显示出星系圆面和垂直于并包围着圆面的亮环的极环星系，而亮环是由年轻星和尘埃组成的，等等。
可以看出，旋涡星系从Sa经过Sb到Sc，旋臂的形状有很大的变化：先是缠绕一圈，非常紧密，这是没有结构的旋臂，比较开放，再到有结构的旋臂，直到短而破碎，非常分散的旋臂。旋涡星系和棒旋星系的数目大致相等。棒旋星系的旋臂从通过核心，由恒星和星际介质组成的“直棒”两端，或是从围绕“直棒”的圆环开始。(注：有些文献将棒旋星系看成是旋涡星系的一种，这样星系就分成三大类)
椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系以及不规则星系不仅形状不同，在组织上也是有差别的。例如，椭圆星系的成员是属于星族Ⅱ的天体。而旋涡星系则不一样：盘和旋臂上的天体属于星族I，而核心部分和星系晕里的天体属于星族Ⅱ。
河外星系的研究与银河系的研究密切相关，相辅相成。我们位于银河系之中，看不见银河系的全貌，对河外星系的全貌反而看得清楚些。我们从河外星系的研究可得到很多启示。例如，我们观测到很多旋涡星系，才会联想到我们的银河系是不是旋涡星系的问题，随后便为观测资料所证实。反之，我们身在银河系中，对银河系的各个细节看得较清楚，可以作为研究河外星系的借鉴。
星系团和宇宙
大多数星系都有聚集成团的倾向。从小范围说，星系常常以双重、三重甚至多重星系的结构出现。统计结果表明，大约有半数的明亮星系构成双重或多重星系，这些多重结构又进一步构成小的星系群。例如，大、小麦哲伦云是双重星系，它们与银河系构成三重星系，并进一步与御夫座星系等7个近距矮椭圆星系形成十重星系；这个系统又与以巨型旋涡星系仙女座大星云M31(NGC224)为中心的另一个多重星系构成本星系群的两个星系集中区。
仙女座大星云距离我们220万光年，直径16万光年，质量比银河系大一倍，紧挨着M31的是两个椭圆星系NGC221，也叫M32和NGC205，三者组成仙女三重星系。在它们邻近，也在220万光年距离上，还有两个小群星系。再往外一点，在240万光年处，在三角星座方向，有一个中等个头的旋涡星系三角星系M33，其直径为25 000光年，质量仅及银河系的1／4，上述四群星系合成一大群，总称为仙女星系群。至今，我们已在银河系周围，上下左右600万光年的空间内，搜索出近50个星系，最近发现的矮椭圆星系杜鹃星系，距离我们将近300万光年。我们终于判明，原来我们银河系在宇宙中也遵循星系成团的规律，它是星系团中的一员。我们这个大家庭的专名叫做本星系群，因为星系为数还不算很多，故曰“群”而不冠以“团”。
银河系附近的三个著名星系
在望远镜发明之前，人们已经看见三个星系，即仙女座大星云、大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。
仙女座大星云位于仙女座，是用肉眼可以看见的星系之一，外表是一个模糊的光斑。用望远镜不难发现它是一个旋涡状的星云。既然肉眼可见，因此自古以来对仙女座大星云的猜测很多，特别是有关它在银河系外还是在银河系内的问题。在哈勃测出其距离以前还有人坚持仙女座大星云在银河系内。
在离银河系最近的二十来个星系中，仙女座大星云是最大的和被研究得最多的。它的大小和银河系差不多，在结构上同银河系相似，也属旋涡星系。它与我们的距离为200万光年。也就是说，我们今天看到的仙女座大星云是200万年之前的情况，而今天的情况，我们是无法知道了。
大麦哲伦星云和小麦哲伦星云这两个星系分别位于剑鱼座和杜鹃座。
大麦哲伦星云的距离为5.2万秒差距，为不规则星系或棒旋星系，直径约为银河系的1／4，质量为10+{10}M⊙。小麦哲伦星云的距离为6.3万秒差距，为不规则星系，直径约为银河系的1／10，质量为2×10+9M⊙。