Se podrían formular las ecuaciones cosmológicas sobre la evolución del Universo, siempre que todo el cosmos cumpliese parámetros isotrópicos y homogéneos («principio cosmológico»), es decir, que el Universo presente el mismo aspecto en todas las direcciones (isotropía), y que independientemente del lugar desde donde se observe ofrezca la misma imagen (homogeneidad). No obstante, desde nuestra posición en el Universo existen limitaciones importantes para obtener datos con que generar un modelo válido, pues las ecuaciones requieren información sobre la masa contenida, la cual es muy difícil de obtener porque el 90% del Universo es una masa oscura, y por tanto no observable. Lo que sí está confirmado por las observaciones, es que nos encontramos ante un Universo en expansión.
El astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble, autor del primer sistema para clasificar galaxias, estableció en 1929 una ley llamada de «velocidad de recesión de las galaxias», sobre la que debe descansar cualquier modelo sobre la expansión del Universo. Hubble descubrió que todas las galaxias se alejan de nosotros con una velocidad proporcional a su distancia. La constante de proporcionalidad, llamada constante de Hubble, es el cociente entre la distancia de una galaxia a la Tierra y la velocidad con que se aleja de ella.
La edad del Universo se podría calcular si se conociera su tasa de expansión. Se estima su antigüedad entre los 7.000 y 20.000 millones de años. Inicialmente, los primeros cálculos le atribuyeron 2.000 millones de años, pero se sabe por la datación de isótopos radiactivos que la Tierra tiene 5.000 millones de años, invalidando así esa estimación. No obstante, la cosmología actual mantiene la incógnita sobre la verdadera antigüedad del Universo, pues los cálculos realizados sobre la edad de determinados objetos cósmicos, como los cúmulos de estrellas, no concuerdan e incluso chocan con algunas de esas dataciones.
En 1917, 12 años antes de que Edwin Powell Hubble describiese su Ley sobre la Velocidad de recesión de las galaxias, el físico Albert Einstein, autor de la Teoría de la Relatividad, propuso un modelo de Universo basado en su famosa teoría. Este modelo consideraba el tiempo como una cuarta dimensión, demostrando que la gravitación de las materias era equivalente a una curvatura espacio-tiempo cuatridimensional. Einstein cometió lo que él calificaría como «el mayor error de mi vida», al no predecir la expansión del Universo, pues introdujo en sus ecuaciones una «constante cosmológica» que compensase la expansión que su propia teoría demostraba, al considerar que siendo el Universo estático, las galaxias debían contar con alguna fuerza de repulsión que equilibrase las fuerzas de gravitación mutua entre ellas.
Del modelo de Universo en expansión de Friedmann, y otros anteriores que tenían en cuenta el «principio cosmológico», derivó en 1948 otro modelo de Universo, el del «Universo estacionario». Este modelo fue presentado en 1948 por los astrónomos británicos Hermann Bondi, Fred Hoyle y Thomas Gold. Para ellos, desde una concepción filosófica, la teoría de un comienzo repentino del Universo era insatisfactorio. Sus planteamientos se resumen en el principio de que el Universo es el mismo siempre y desde cualquier posición, y en la teoría de la «creación continua», por la cual la pérdida de densidad del Universo durante su expansión, queda compensada con la creación continua de materia que mantendrían la actual apariencia del Universo. Tras ser descubiertas en 1965 las radiaciones de fondo de microondas (estimadas como las radiaciones remanentes de la primera gran explosión o Big-bang), así como los quásares (consistentes en fuentes de radiación relacionadas con la recesión de las galaxias), la teoría del Universo estacionario quedó desautorizada para la mayoría de los cosmólogos, por su incompatibilidad y contradicción con la teoría del Big-bang.