仰望夜空，首先看到的就是那条横贯天际的银河。古代人不知道那是什么，把它想象为天上的河流，甚至民间有“牛郎织女鹊桥相会”的传说。
1609年，伽利略首次将望远镜对准银河，不禁大吃一惊，原本朦胧一片的光带变成无数闪烁的星斗。原来它是由许许多多恒星聚在一起组成的！
天空这么大，为什么这些恒星宁愿辛苦地挤在一起呢？最早对此做出解释的是英国天文学家赫歇耳。他在1785年提出，天上的恒星大概排列成类似“盘子”的形状。当我们朝银河望去时看到的恒星数量众多，是因为我们正处在与“盘子”边缘成平行的方向。赫歇耳由此断言，许许多多的天体形成了一个扁平的系统，它的长轴就在银河方向，并将此恒星系统称做银河系。
赫歇耳选择了银河系里一些有代表性的天区，数出其中恒星的数目以及亮星与暗星的比例，从而估算出银河系里总共大约有1亿颗恒星。他又从各个恒星的亮度级推断出银河系的直径是夜空中最明亮的天狼星距离的850倍，而厚度则是天狼星距离的150倍，首次描绘了一幅形状扁而平、太阳居于中心的银河系结构图。
后来，天文学家以恒星的表面温度为横坐标，它们的自身亮度为纵坐标，绘制了一张表明所有恒星自身亮度与其温度关系的图，取名为赫罗图。在此图上，大多数恒星落在从图中右下方到左上方的一条叫做主星序的区域内，主星序中心星称为主序星。沿主星序，恒星的表面越热，发射的光就越强。也就是说在主序星中，蓝色星比黄色星自身亮度大，黄色星比橙色星自身亮度大，而橙色星又比红色星自身亮度大。太阳就是主序星的一员。根据这种视亮度测定方法，能大致估算出恒星的距离。
1906年，荷兰天文学家卡普丁对银河系进行过测量。根据他的估算，银河系的直径约为2.3万光年，厚度为6000光年。后来，美国天文学家沙普利采用新方法来确定银河系疆域的大小。他认为，银河系形状像一块巨大的“凸透镜”，直径大约为30万光年。1926年，荷兰天文学家奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，计算出银河系中心引力的强度，从而估算出银心的质量比太阳质量大1000亿倍以上。
现在，据天文学家们测算，银河系实际包含有约1000多亿颗恒星，其中心距离我们2.7万光年，中心圆盘的厚度大约是2万光年左右，越向边缘处越薄，银河系的总直径只有10万光年。太阳系位于从中心到边缘三分之二的地方，围绕银河运转一周的时间约为2.5亿年。