宇宙学研究主要关注于从大爆炸开始至今的宇宙形成和演化。它研究的是星系在空间分布上的大尺度结构及其动力学性质，目的是为了回答关于宇宙起源、空间结构、演化以及终极命运等基本问题。物理宇宙学始于Albert Einstein在1915年提出的广义相对论，随后在20世纪20年代的一系列重要的观测发现进一步推动了这个领域的发展。Edwin Hubble发现宇宙是由大量河外星系组成的，并且宇宙还在膨胀。这一发现最终导致了作为主流宇宙学模型的大爆炸理论的建立。从20世纪90年代开始，诸如微波背景辐射（CMB）、遥远的超新星观测以及星系红移巡天等一系列观测宇宙学的蓬勃开展推动了标准宇宙模型理论的发展。
上海交通大学天文学系在宇宙学和大尺度结构领域具有世界一流的科学团队。另外，交大天文学系还加入了国际暗能量光谱仪巡天计划（Dark Energy Spectroscopic Instrument; 简称DESI）。DESI巡天将会观测四千万星系和类星体的光学波段光谱，构建从近邻宇宙到110亿光年范围内的三维宇宙结构图，测量暗能量在宇宙膨胀方面的效应。
