1750年，英國天文學家萊特·托馬斯認為銀河系是平的。1755年，康德和蘭伯特·約翰·海因裏希提出在恒星和銀河系之間應該形成壹個巨大的天體系統。1785年，英國天文學家威廉·赫歇爾繪制了銀河系的扁平狀，認為太陽系位於銀河系的中心。
1918年，美國天文學家沙普利經過四年的觀測，提出太陽系應該位於銀河系的邊緣。1926年，瑞典天文學家林得布拉德·貝蒂兒分析說，銀河系也在旋轉。
18世紀後期，F.W .赫歇爾用自制的反射望遠鏡開始了恒星計數的觀測，以確定恒星系統的結構和大小。他斷言恒星系統是平的，太陽離圓盤中心不遠。他死後，他的兒子J.F .赫歇爾繼承父親的腳步，繼續深入研究，將數星工作擴展到南天。
20世紀初，天文學家把以銀河系為表觀現象的恒星系統稱為銀河系。J.C. Kapteyn利用統計視差法測量恒星的平均距離，結合恒星的計數，得到了壹個銀河系的模型。在這個模型中，太陽在中心，銀河系呈圓盤狀，直徑8000秒差距，厚度2000秒差距。H shapley利用造父變星周期-光度關系來測量球狀星團的距離，從球狀星團的分布來研究銀河系的結構和大小。他的模型是銀河系是壹個透鏡狀的恒星系統，太陽不在它的中心。沙普利計算出銀河系的直徑是8萬秒差距，太陽距離銀河系中心是2萬秒差距。這些值太大了，因為沙普利在計算距離時沒有包括星際滅絕。
20世紀20年代，銀河系自轉發現後，沙普利的銀河系模型得到認可。銀河系是壹個巨大的棒狀螺旋星系(螺旋星系的壹種)，Sb型，* * *型，有四個旋臂。它包含1200億顆恒星。銀河系整體自轉不佳，在太陽處的自轉速度約為220 km/s，太陽圍繞銀河系中心公轉約2.5億年。銀河系的視覺絕對星等為-20.5等。銀河系的總質量約為我們太陽的1.4萬億倍，約為銀河系所有恒星的10倍。這是壹個強有力的證據，證明暗物質存在於我們的星系中，遠在明亮的星盤之外。關於銀河系的年齡，主流觀點認為銀河系誕生於大爆炸之後不久。用這種方法計算，我們銀河系的年齡約為654.38+025億歲，上下誤差各超過5億年。科學界認為大爆炸發生在大約6543.8+038億年前。
2014年，科學家發布最新觀測數據，銀河系的質量只有仙女座的壹半。這項研究成果來自壹個國際研究團隊，其中包括卡耐基梅隆大學的宇宙學家馬修·沃克，他們的研究論文發表在《皇家天文學會月刊》上。論文指出，研究小組使用了壹種全新的方法來測量星系的質量，這種方法比以前的測量方法更精確。
2015年3月，科學家利用斯隆數字巡天數據分析了銀河系邊緣恒星的亮度和距離。結果顯示，銀河系邊緣有類似瓦楞紙板的褶皺結構，凹槽中有星星。事實上，這些恒星區域也是銀河系的壹部分，真正的銀河系比之前認為的要大50%。