銀河系中不發光的彌漫物質所形成的雲霧狀天體。和亮星雲一樣，它們的形狀和大小是多種多樣的。小的隻有太陽品質的百分之幾到千分之幾，是出現在一些亮星雲背景上的球狀體；大的有幾十到幾百個太陽的品質，有的甚至更大。它們內部的物質密度也相差懸殊。F.W.赫歇耳父子於1784年首次註意到亮的銀河中有一些黑斑和暗條。開始他以為這是銀河中某些沒有恒星的洞或者縫。後來的照相研究表明，這種現象是由於一些位於恒星前面的不發光的彌漫物質造成的。這種暗區在銀河系中很多，最明顯的是天鵝鵝座的暗區，銀河被分割成為向南延伸的兩個分支。再如獵戶座有名的馬頭星雲（見彩圖）和蛇夫座S狀暗星雲，也是不透明的暗星雲。但在雲層較薄時，仍可看到一些光度被大大減弱瞭的恒星，所以在這個天區所看到的星體，就比沒有暗星雲的天區稀疏得多。根據對穿過暗星雲的星光的偏振測量，求得其中的塵埃粒子的直徑大約為10-5厘米。這和亮星雲中的情況是一致的，說明暗星雲和亮星雲並沒有本質上的不同，隻是暗星雲所含的塵埃量比較大。近年來對暗星雲的射電觀測，發現有許多亮星雲往往是包含在一個更大的暗弱星雲之中。1946年以來，在不少亮彌漫星雲背景上發現一些球狀的暗雲──球狀體。一般人認為，這些物質密度較高的球狀體很可能是一些正在形成的原恒星，即恒星的前身。
馬頭星雲（NGC2024）
美國海耳天文臺
蛇夫座S狀暗星雲
暗星雲本身不發光，利用光學方法進行研究就受到很大限制。射電天文方法為暗星雲的研究提供瞭有力的工具。這主要是由於暗星雲本身有各種射電輻射。尤其是它們發射的中性氫21厘米譜線，使我們能夠更深入地研究大量處於低溫狀態的暗星雲的大小、結構和組成，從而為研究銀河系結構和運動提供重要的資料。典型暗星雲中的溫度約為5～10K。此外，在暗星雲所在天區發現許多有機分子，因此有些暗星雲也叫作星際分子雲。通過毫米波觀測，發現在一氧化碳暗星雲中存在一些溫度較高(15～50K)的“熱點”，這些熱點還有較強的紅外輻射。通過紅外觀測還發現一些包圍在暗星雲中的能量集中在2～20微米波段的紅外源，其中一些較亮的紅外源還和暗星雲中的微波源有關。觀測還發現一些年輕的天體如赫比格發射星(年齡約105～106年)、赫比格－阿羅天體等直接與暗星雲有密切的關系。這些暗星雲的直徑約為10秒差距，平均原子數密度約為每立方厘米5×103個，平均溫度約為10K。在其演化過程中，由於某種輻射（如毫米波）損失使內能減少，導致內壓力小於本身重力而發生坍縮。在坍縮過程中，某些團塊在重力作用下形成一系列密集點，這些可能就是形成恒星或星群的原始胚胎。根據恒星誕生率和銀河系中暗星雲的總質量對比來看，隻有很少一部分物質（千分之一到百分之一）形成恒星。