Kata "Semesta" biasanya didefinisikan sebagai entitas yang mencakup keseluruhan eksistensi. Akan tetapi, dengan pendekatan definisi alternatif, beberapa kosmolog berspekulasi bahwa istilah "Semesta" mungkin merujuk pada wilayah alam di mana kita ada, terkait dengan gagasan bahwa alam semesta kita hanyalah satu dari banyak "semesta" yang secara kolektif disebut multiverse.[9] Sebagai contoh, dalam banyak hipotesis yang berhubungan dengan fisika kuantum, semesta baru dapat timbul dengan setiap tindakan pengukuran kuantum. Semesta-semesta ini mungkin benar-benar terisolasi dari kita dan tidak dapat diamati melalui indera manusia.
Melalui pengamatan terhadap bagian yang lebih tua dari alam semesta yang jauh, tampak bahwa hukum fisika telah konstan di wilayah-wilayah luas yang mencakup sejarah semesta. Namun, dalam teori gelembung alam semesta, ada kemungkinan terdapat variasi yang tak terbatas dalam semesta yang terbentuk melalui cara-cara yang berbeda, masing-masing dengan konstanta fisik yang berbeda.
Dalam catatan sejarah, beberapa kosmolog telah mencoba menjelaskan pengamatan tentang alam semesta. Salah satu model awal adalah model geosentris yang dikemukakan oleh filsuf Yunani kuno bernama Claudius Ptolemaeus. Model ini berpendapat bahwa alam semesta adalah ruang tak terbatas yang berisi konsentris bola dengan ukuran terbatas, di dalamnya bintang tetap, Matahari, dan planet-planet bergerak mengelilingi Bumi yang dianggap sebagai pusat semesta. Selama berabad-abad, perkembangan pemahaman manusia didorong oleh penemuan teori gravitasi oleh Newton, yang akhirnya mengakui model heliosentris Copernicus tentang Tata Surya.
Kemajuan lebih lanjut dalam astronomi menyadarkan manusia bahwa Tata Surya kita adalah bagian dari galaksi Bima Sakti yang terdiri dari jutaan bintang, dan bahwa ada galaksi lain di luar Bima Sakti yang dapat diamati dengan alat astronomi. Penelitian tentang distribusi galaksi dan analisis spektral telah membawa pada pemahaman modern kosmologi. Pengamatan seperti pergeseran merah dan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik mengindikasikan bahwa alam semesta mengalami perluasan dan memiliki awal yang jelas.
Menurut model ilmiah yang diterima secara luas, dikenal sebagai Teori Ledakan Besar (Big Bang), alam semesta berasal dari fase padat panas yang disebut zaman Planck, di mana semua materi dan energi terkonsentrasi dalam satu titik. Sejak saat itu, alam semesta terus berkembang hingga mencapai kondisi saat ini, dengan kemungkinan adanya periode inflasi kosmik yang terjadi dalam waktu sangat singkat (kurang dari 10^-32 detik). Beberapa pengukuran eksperimental mendukung teori ini. Pengamatan terbaru juga menunjukkan bahwa ekspansi semesta semakin dipercepat oleh energi gelap, dan sebagian besar materi di semesta mungkin dalam bentuk materi gelap yang tidak dapat diamati oleh alat kita. Namun, perkiraan akhir alam semesta masih belum pasti.
Berbagai pengamatan astronomi menunjukkan bahwa usia alam semesta adalah sekitar 13,73 miliar tahun, dan diameter alam semesta yang dapat diamati mencapai 93 miliar tahun cahaya atau sekitar 8,80 × 10^26 meter. Menurut teori relativitas umum, ruang dapat berkembang lebih cepat dari kecepatan cahaya, tetapi kita hanya dapat mengamati sebagian kecil dari alam semesta karena batasan ini. Apakah alam semesta terbatas atau tak terbatas tetap menjadi pertanyaan yang belum terpecahkan.