在茫茫的宇宙中，那飘缈的银河引起多少人的遐想，谁都想看看它披着神秘面纱的真面目，但直到今天，它仍然是个谜。
17世纪时，伽利略首先用望远镜发现了银河。他发现，这是一个恒星密集的区域。后来，英国人赖特提出了银河系的构想，并具体描绘出了银河系的形状。他假定，银河系是个透镜，连同太阳系在内的众星位于其中。在中国境内，人们观测到的银河是从天蝎座起，经人马座特别明亮的部分，到达盾牌座而止。
18世纪时，英国着名天文学家赫歇尔父子对赖特的猜想进行了验证。他们发现，银河系中心处恒星特别多，离中心越远越少。他们的观测表明，银河系的确是一个恒星体系，并且其范围是有限的，太阳靠近银河系中心。测量结果表明，银河系非常庞大，可容纳3亿颗恒星，其直径为8000光年，厚1500光年。
20世纪初，荷兰天文学家卡普亭对银河系的观测和赫歇尔的观测结果基本相似。1906年，他测出银河系直径为23000光年，厚6000光年。但1920年他对银河系测出的新数据变化很大，银河系直径为55000光年，厚11000光年。
以赫歇尔为代表的一些科学家提出，太阳是银河系的中心。1915年，美国天文学家卡普利研究了许多球状星团的变星，发现太阳仅仅是银河系内的一颗普通恒星，而不在银河系的中心，它距中心约5万光年并朝向人马座，银河系的范围大约有30万光年。
20世纪80年代，银河系又有了新的数据，即质量相当于2000亿个太阳的质量，直径为8万光年，厚2000光年，太阳距银河系中心距离为2.5光年。
关于银河系的观测一直在进行着。有科学家指出银河系是镶嵌在硕大无比的异常低密度的星系冕——银冕之中。天文学家从理论上论证了它的存在。由于银河系吸引仙女座星系以每秒300公里的速度向我们奔来，这就要求银河系质量至少不低于10000亿个太阳质量，进而说明，银河系至少应存在一个至少延伸到80000光年以外的星系冕。但这个假说目前仍有许多科学家不相信。
银河系究竟有多大，它是由什么构成的，它那无数的秘密到今天，仍然是一个解不开的谜。