เครื่องมือในการศึกษาจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ก็คือทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่เริ่มเป็นที่รู้จักในปี 1905 หัวใจของทฤษฎีนี้ก็คือเรื่องเกี่ยวกับแสง แสงไม่ใช่ให้แค่ความสว่างแต่แสงเป็นกุญแจดอกสำคัญในการไขความลับจักรวาล จะเข้าใจจักรวาลได้จะต้องเข้าใจแสงก่อน
คำถามว่าจักรวาลกำลังขยายตัวอยู่ในอะไร จริงๆแล้วกาแล็กซี่กำลังดีดตัวห่างจากกันในทุกทิศทางทำให้เกิดที่ว่างระหว่างกาแล็กซี่มากขึ้น จักรวาลจึงมีปริมาตรมากขึ้น
จักรวาลสมัยใหม่มีพื้นฐานมาจากข้อมูลทางดาราศาสตร์ซึ่งมีมากขึ้นและลึกขึ้นตามเทคโนโลยี่ที่ก้าวหน้า แต่ยิ่งมีข้อมูลมาก ปริศนาก็มากตามไปด้วย
จักรวาลวิทยาสมัยใหม่เริ่มขึ้นเมื่อปี 1917 เมื่อไอน์สไตน์เริ่มใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขามาใช้แก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์อันหนึ่งที่เกี่ยวกับขอบเขตของจักรวาล
