大家都知道，考古学家要想了解史前时代人们生活的情况，必须通过发掘考察古代遗址。从某种意义上讲，宇宙学就相当于一门考察宇宙遥远过去历史的“考古学”，而微波背景辐射就是137亿年前“大爆炸”遗留下来的一处“太空遗址”，科学家们可以从中推测出许多宇宙演化的事实与细节。
20世纪30年代，美国科学家托尔曼发现，在宇宙中辐射温度会随着时间演化而改变。1948年，美国科学家阿尔弗等人提出，在发生“大爆炸”之后大约30多万年，当时原始等离子体中的电子与质子首次结合起来而形成氢原子，同时发射出宇宙中最早的电磁辐射。这些辐射均匀地分布于整个宇宙空间并自由地传播，在此后100多亿年的时间里一直弥漫在宇宙中没有消失，只是随着宇宙的持续膨胀和冷却而逐渐衰减，以致遗留到现在的辐射应该是均匀地来自天空一切地点的、绝对温度很低的射电波背景辐射。
1964年，美国贝尔实验室的两位工程师彭齐亚斯和威尔逊为跟踪接受卫星的无线电信号而校准天线时发现，无论将天线朝着天空中哪个方向，在波长为7.35厘米的微波段，扣除大气噪声、天线结构的固有噪声及地面噪声后，最后还有始终无法消除的剩余噪声。在此后近一年的时间里，他们发现这个消除不掉的微波噪声信号在各方向上分布均匀，弥漫于整个天空背景，说明它来自银河系之外更广阔的宇宙。
科学家立即将其与他们正在努力寻找的源自“大爆炸”的残余辐射联系起来，对这个神秘的微波噪声的来源及意义给出了正确的解释。为了进一步证明这种微波背景辐射确实是宇宙早期所遗留下来的，科学家们进行了十分严格的检验，证明它的辐射能量随波长的分布恰好符合普朗克公式中温度为2.7～3K的黑体辐射谱曲线。
微波背景辐射在天空各方向上的均匀分布特性，反映了在“大爆炸”后30多万年时宇宙物质分布的均匀性，因为背景辐射正是在这一时刻发出的。这也说明星系、星系团等天体在那时还没有一点要凝聚而成团的迹象。所以，混沌初开之时的宇宙只能是均匀的等离子气体，星系等的凝聚肯定是在这以后相当长时间之后的事情。
宇宙微波背景辐射被实际测量所证实，这为“大爆炸”宇宙学说赢得了更多科学证据。彭齐亚斯和威尔逊因此而荣获1978年诺贝尔物理学奖。