仰望夜空，首先看到的就是那條橫貫天際的銀河。古代人不知道那是什麼，把它想象為天上的河流，甚至民間有“牛郎織女鵲橋相會”的傳說。
1609年，伽利略首次將望遠鏡對準銀河，不禁大吃一驚，原本朦朧一片的光帶變成無數閃爍的星鬥。原來它是由許許多多恒星聚在一起組成的！
天空這麼大，為什麼這些恒星寧願辛苦地擠在一起呢？最早對此做出解釋的是英國天文學家赫歇耳。他在1785年提出，天上的恒星大概排列成類似“盤子”的形狀。當我們朝銀河望去時看到的恒星數量眾多，是因為我們正處在與“盤子”邊緣成平行的方向。赫歇耳由此斷言，許許多多的天體形成了一個扁平的係統，它的長軸就在銀河方向，並將此恒星係統稱做銀河係。
赫歇耳選擇了銀河係裏一些有代表性的天區，數出其中恒星的數目以及亮星與暗星的比例，從而估算出銀河係裏總共大約有1億顆恒星。他又從各個恒星的亮度級推斷出銀河係的直徑是夜空中最明亮的天狼星距離的850倍，而厚度則是天狼星距離的150倍，首次描繪了一幅形狀扁而平、太陽居於中心的銀河係結構圖。
後來，天文學家以恒星的表麵溫度為橫坐標，它們的自身亮度為縱坐標，繪製了一張表明所有恒星自身亮度與其溫度關係的圖，取名為赫羅圖。在此圖上，大多數恒星落在從圖中右下方到左上方的一條叫做主星序的區域內，主星序中心星稱為主序星。沿主星序，恒星的表麵越熱，發射的光就越強。也就是說在主序星中，藍色星比黃色星自身亮度大，黃色星比橙色星自身亮度大，而橙色星又比紅色星自身亮度大。太陽就是主序星的一員。根據這種視亮度測定方法，能大致估算出恒星的距離。
1906年，荷蘭天文學家卡普丁對銀河係進行過測量。根據他的估算，銀河係的直徑約為2.3萬光年，厚度為6000光年。後來，美國天文學家沙普利采用新方法來確定銀河係疆域的大小。他認為，銀河係形狀像一塊巨大的“凸透鏡”，直徑大約為30萬光年。1926年，荷蘭天文學家奧爾特發現了銀河係的自轉和旋臂，計算出銀河係中心引力的強度，從而估算出銀心的質量比太陽質量大1000億倍以上。
現在，據天文學家們測算，銀河係實際包含有約1000多億顆恒星，其中心距離我們2.7萬光年，中心圓盤的厚度大約是2萬光年左右，越向邊緣處越薄，銀河係的總直徑隻有10萬光年。太陽係位於從中心到邊緣三分之二的地方，圍繞銀河運轉一周的時間約為2.5億年。