概述
CMB宇宙微波背景輻射（又稱3K背景輻射）是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。特徵和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同。頻率屬於微波範圍。
預測
1934年，Tolman是第一個研究有關宇宙背景輻射的人。他發現在宇宙中輻射溫度的演化里溫度會隨著時間演化而改變；而光子的頻率隨時間演化(即宇宙學紅移)也會有所不同。但是當兩者一起考慮時，也就是討論光譜時(是頻率與溫度的函式)兩者的變化會抵銷掉，也就是黑體輻射的形式會保留下來。
1948年，由旅美的俄國物理學家伽莫夫帶領的團隊估算出，如果宇宙最初的溫度約為十億度，則會殘留有約5~10k 的黑體輻射。然而這個工作並沒有引起重視。
1964年，蘇聯的澤爾多維奇(Zel'dovich)、英國的霍伊爾(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美國的皮伯斯(Peebles)等人的研究預言，宇宙應當殘留有溫度為幾開的背景輻射，並且在厘米波段上應該是可以觀測到的，從而重新引起了學術界對背景輻射的重視。美國的狄克(Dicke)、勞爾(Roll)、威爾金森(Wilkinson)等人也開始著手製造一種低噪聲的天線來探測這種輻射，然而另外兩個美國人無意中先於他們發現了背景輻射。
發現
1964年，美國貝爾實驗室的工程師阿諾·彭齊亞斯(Penzias)和羅伯特·威爾遜(Wilson)架設了一台喇叭形狀的天線，用以接受“回聲”衛星的信號。為了檢測這台天線的噪音性能，他們將天線對準天空方向進行測量。他們發現，在波長為7.35cm的地方一直有一個各向同性的訊號存在，這個信號既沒有周日的變化，也沒有季節的變化，因而可以判定與地球的公轉和自轉無關。
起初他們懷疑這個信號來源於天線系統本身。1965年初，他們對天線進行了徹底檢查，清除了天線上的鴿子窩和鳥糞，然而噪聲仍然存在。於是他們在《天體物理學報》上以《在4080兆赫上額外天線溫度的測量》為題發表論文正式宣布了這個發現。
緊接著狄克、皮伯斯、勞爾和威爾金森在同一雜誌上以《宇宙黑體輻射》為標題發表了一篇論文，對這個發現給出了正確的解釋：即這個額外的輻射就是宇宙微波背景輻射。這個黑體輻射對應到一個3k的溫度。之後在觀測其他波長的背景輻射推斷出溫度約為2.7K。
宇宙背景輻射的發現在近代天文學上具有非常重要的意義，它給了大爆炸理論一個有力的證據，並且與類星體、脈衝星、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學“四大發現”。彭齊亞斯和威爾遜也因發現了宇宙微波背景輻射而獲得1978年的諾貝爾物理學獎。
進一步的研究
後來人們在不同波段上對微波背景輻射做了大量的測量和詳細的研究，發現它在一個相當寬的波段範圍內良好地符合黑體輻射譜，並且在整個天空上是高度各相同性的，只是具有一個微小的偶極各相異性：在赤經 11.3±0.1 h，赤緯 4±2°的地方溫度略高，在相反的方向溫度略低，人們認為這是由銀河系運動帶來的都卜勒效應所引起的。
COBE的成果
根據1989年11月升空的微波背景探測衛星(COBE，Cosmic Background Explorer)測量到的結果，宇宙微波背景輻射譜非常精確地符合溫度為 2.726±0.010K 的黑體輻射譜，證實了銀河系相對於背景輻射有一個相對的運動速度，並且還驗證，扣除掉這個速度對測量結果帶來的影響，以及銀河系內物質輻射的干擾，宇宙背景輻射具有高度各向同性，溫度漲落的幅度只有大約百萬分之五。目前公認的理論認為，這個溫度漲落起源於宇宙在形成初期極小尺度上的量子漲落，它隨著宇宙的暴漲而放大到宇宙學的尺度上，並且正是由於溫度的漲落，造成物質宇宙物質分布的不均勻性，最終得以形成諸如星系團等的一類大尺度結構。
WMAP的發現
2003年，美國發射的威爾金森微波各向異性探測器對宇宙微波背景輻射在不同方向上的漲落的測量表明，宇宙的年齡是137±1億年，在宇宙的組成成分中，4%是一般物質，23%是暗物質，73%是暗能量。宇宙目前的膨脹速度是71公里每秒每百萬秒差距，宇宙空間是近乎於平直的，它經歷過暴漲的過程，並且會一直膨脹下去。
