來自宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射。也稱宇宙背景輻射。1964年，美國貝爾電話實驗室射電天文學傢A.彭齊亞斯和R.W.威爾遜為瞭改進衛星通訊，建立瞭高靈敏度的號角式接收天線系統。同年5月，在7.35釐米處接收到瞭相當於絕對溫度6.7K的微波雜訊。在扣除瞭各種已知來源的雜訊之後，仍有3.5K的剩餘。在隨後一年中，他們發現這個消除不掉的雜訊是“穩定”的，而且與方向無關，但無法回答這是什麼原因造成的。與此同時，普林斯頓大學高級實驗物理學傢R.H.迪克開始設想想，在宇宙歷史的早期熱密階段可能有些可觀測到的輻射遺留下來。在迪克這一思想的推動下，該大學的一位青年理論工作者P.E.J.皮伯斯進行瞭計算，結果得出早期宇宙遺留下來的背景輻射約為10K。迪克建議P.G.羅爾和D.T.威克森尋找微波背景輻射。但在他們完成測量裝置之前，彭齊亞斯知道瞭皮伯斯的工作，於是雙方很快進行瞭互訪和討論，最後終於相信，迪克的研究組所預定並準備尋找的東西正是威爾遜和彭齊亞斯所發現的這種消除不掉的噪聲。以後的探測把輻射溫度訂正為2.7K。1965年7月這一發現公諸於世，被稱為3K宇宙背景輻射。1978年威爾遜和彭齊亞斯為此獲諾貝爾物理學獎。
微波背景輻射的發現是20世紀天文學的一項重大成就，對現代宇宙學的發展有著深遠的影響。觀測表明，微波背景輻射具有各向同性和黑體輻射譜兩個顯著特點。各向同性說明，微波背景輻射不是起源於某個特定的天體，而是“我們的宇宙”演化過程的產物。黑體輻射譜現象表明，在宇宙早期曾存在一個熱平衡階段，微波背景輻射就是宇宙一度處於這個階段時遺留下的。關於微波背景輻射的觀測事實是對大爆炸宇宙學強有力的支持。宇宙背景輻射表明，“我們的宇宙”有一個起源和演化的過程，整個大尺度空間充滿瞭輻射場，並不存在絕對的真空。這為探索物質和時空、均勻和非均勻、間斷和連續的辯證關系提供瞭新材料。
微波背景輻射的偶然發現，反映瞭認識過程的曲折復雜性。早在1948年R.阿爾弗和R.赫爾曼就根據他們和G.伽莫夫一起建立的“大爆炸”核子合成理論，預言瞭5K背景輻射。但由於大爆炸理論在元素合成問題上遇到瞭困難，而且一般人覺得這一理論過於離奇，因此這一預言很快就被遺忘瞭。直到1964年，齊爾道維奇在蘇聯，F.霍伊爾和R.J.泰勒在英國，皮伯斯在美國才又分別獨立進行瞭計算。另外，大部分理論工作者不知道背景輻射是可以探測到的，實驗工作者也不知道理論工作者的研究情況。正因為對這一科學假說所存在的困難缺乏辯證的分析、傳統觀念對新思想的束縛以及理論和實驗分離的狀況，使微波背景輻射的發現推遲瞭10餘年。