Berdasarkan pengukuran pengembangan semesta dengan menggunakan Supernova Type Ia, pengukuran akan kekasaran latar belakang mikrogelombang kosmos, dan pengukuran fungsi sama bagi galaksi, usia alam semesta dikira selama 13.7 ± 0.2 bilion tahun. Persetujuan 3 pengukuran tidak bersandar ini dikira sebagai bukti kukuh bagi Model ΛCDM yang menerangkan secara terperinci sifat isi kandungan alam semesta.

Alam semesta yang awal diisi secara lama keadaan dan seragam dengan ketumpatan bertenaga tinggi bersama suhu dan tekanan tinggi. Ia mengembang dan menyejuk, melalui perubahan fasa seperti pemeluwapan wap atau penyejukan air apabila ia menyejuk tetapi berkaitan dengan zarah asas.

Lebih kurang 10-35 saat selepas zaman Planck, peralihan fasa menyebabkan alam semesta mengalami pertumbuhan eksponen ketika pengembungan kosmos. Selepas pengembungan terhenti, komponen-komponen jirim alam semesta berada dalam bentuk plasma kuark-gluon (juga termasuk zarah lain—dan mungkin dihasilkan secara eksperimen seperti cecair kuark-gluon ) yang mana juzuk zarah semuanya bergerak secara relatif. Apabila alam semesta berterusan membesar, suhu pula menurun. Pada suhu tertentu, melalui peralihan yang masih tidak diketahui yang dipanggil bariogenesis, kuark dan gluon akan bergabung menjadi barion seperti proton dan neutron, malah menghasilkan ketaksimetrian seperti antara jirim dan antijirim.

Suhu rendah masih boleh menyebabkan fasa peralihan pecahan simetri berlaku yang meletakkan daya dan zarah asas kepada keadaan seperti sekarang. Kemudian, sebahagian proton dan neutron membentuk nucleus-nukleus deuterium dan helium dalam proses yang dipanggil Nukleosintesis letupan besar. Apabila alam semesta semakin sejuk, jirim berandur-ansur berhenti bergerak secara relatif dan jisim rehat tenaga ketumpatannya menjadi secara graviti yang menguasai sinaran. Selepas 300,000 tahun, elektron dan nukleus bergabung membentuk atom (kebanyakannya hidrogen); maka sinaran terpancar dari jirim dan bersambungan merentasi angkasa yang tidak berpenghalang. Sinaran peninggalan inilah latar belakang gelombang mikro kosmik.

Lama-kelamaan, kawasan yang lebih tumpat yang jirimnya disebarkan secara seragam tertarik secara graviti berhampiran jirim lalu bertambah tumpat dan membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan lain-lain struktur astronomi yang boleh dilihat hari ini. Perincian proses ini bergantung kepada jumlah dan jenis jirim dalam alam semesta. Tiga jenis yang mungkin dikenali sebagai jirim gelap sejuk, jirim gelap panas, dan jirim barionan]]. Pengukuran terbaik (dari WMAP) menunjukkan yang bentuk utaman jirim dalam alam semesta adalah jirim gelap sejuk. Dua yang lain mengambil 20% daripada jirim alam semesta.

Alam semesta kini dipenuhi sejenis bentuk tenaga yang misteri yang dikenali sebagai tenaga gelap. Lebih kurang 70% daripada keseluruhan ketumpatan tenaga alam semesta masa kini dalam bentuk tersebut. Komponen sebatian alam semesta ini didedahkan oleh sifatnya yang menyebabkan pengembangan alam semesta menyimpang dari hubungan jarak-halaju linear dengan menyebabkan ruang-masa mengembang dengan lebih cepat dari yang dijangka pada suatu jarak yang besar. Tenaga gelap yang berada dalam pembentukan yang teringkas mengambil bentuk istilah pemalar kosmologi dalam persamaan medan Einstein tentang kerelatifan am, tetapi kandungannya tidak diketahui dan lebih umumnya, perincian persamaan keadaannya dan hubungannya dengan model piawai bagi zarah fizik masih disiasat secara cerapan dan teori.

Semua cerapan ini akan dirangkumkan ke dalam model ΛCDM kosmologi, iaitu model matematik bagi Letupan Besar dengan enam parameter tidak bersandar. Misteri muncul ketika ia hampir kepada permulaan, apabila tenaga zarah lebih tinggi dari apa yang boleh dikaji melalui eksperimen. Tiada bantuan model fizik bagi 10-33 saat yang pertama alam ini iaitu sebelum peralihan fasa yang dipanggil teori penyatuan agung (grand unification theory, GUT). Pada mulanya, teori Einstein tentang graviti meramalkan kewujudan ketunggalan graviti iaitu ketika ketumpatannya tidak terhingga. Untuk menguraikan paradoks ini, teori kuantum graviti diperlukan. Memahami tempoh tersebut dalam sejarah alam semesta adalah satu masalah besar yang masih belum dapat diselesaikan.

Lihat juga: Garis masa Letupan Besar