黑洞这一概念最早是20世纪的科学家科学家卡尔·施瓦西尔孜和罗伯特·奥本海姆等人提出，并在爱因斯坦的广义相对论的基础上得到了理论上的证实。
黑洞是一种拥有强大引力的天体，其引力强大的程度连光都无法逃脱。按照爱因斯坦的相对论，当一颗大质量的恒星耗尽核燃料之后，如果它的质量足够大，在自身引力的作用下就会经历一场剧烈的坍缩，最终会形成一个体积接近无限小，密度越接近无限大的点，即奇点。奇点周围则围绕着一个无法逃逸的边界，这就是黑洞的事件视界。任何物质或者是光一旦跨越了这条边界，就会被黑洞的引力束缚，再也无法逃脱。
黑洞根据大小和质量的不同，可以分为中等质量黑洞、恒星黑洞和超大质量黑洞三种类型。在这三种类型当中，质量比较小的黑洞是恒星黑洞，恒星黑洞通常是由大质量的恒星坍缩形成。中等质量的黑洞介于恒星黑洞和超大质量黑洞之间。超大质量黑洞顾名思义就是质量超大的黑洞，位于星系的中心，对星系的演化起着至关重要的作用。
黑洞的存在挑战了人类对于物理世界的传统认知。黑洞的引力之强，连速度最快的光也无法逃脱他的束缚，这一现象彻底颠覆了牛顿力学当中物体之间相互作用的概念。
黑洞的无毛定理指出黑洞可以仅用三个物理量来完全描述，即质量、电荷和角动量。这也就是说在某种意义上来讲，黑洞具有极高的简洁性和唯一性。
黑洞并不是完全孤立存在的，他们与周围的宇宙环境发生着相互作用，比如喷流现象，星系中心的超大质量黑洞可能会通过引力作用影响整个星系的演化。黑洞的吸积盘可能是宇宙中极端物理条件下的粒子加速和辐射的源头。这些现象为我们探索黑洞提供了间接的证据。
