宇宙大爆炸理论之所以能从刚提出的时候不受关注，到后来的异军突起，是因为大爆炸理论有实际依据，在它诞生前后不断得到了大量天文观测事实的支持。观测宇宙学已经发现，在目前观测所及的范围内存在着许多重要的系统性特征，例如：星系红移、微波背景辐射、宇宙元素的丰度、宇宙的年龄等，这些观测事实都可以用大爆炸模型来论证：
1〕星系红移：天文学家观测到河外天体有系统性的谱线红移，用多普勒效应解释，红移就是宇宙膨胀的反映，这完全符合大爆炸理论。1929年，哈勃发现不同距离的星系发出的光，颜色上稍稍有些差别。远星系的光要比近星系红一些，即波长要长一些，它说明各星系正以很高的速度彼此飞离。这一现象可以用火车远离我们行驶时汽笛的声调（即频率）所发生的变化来比拟：当一列火车快速驶远时，它的汽笛声听来会沉闷很多，因为声波相对于我们的频率变低、波长变长了，这就是多普勒效应。把声波换成光产生的效果就是红移，它被解释为是由星系系统地向远离我们的方向运动时的多普勒效应产主的，可见星系都在做远离我们的运动。哈勃总结出谱线红移的规律是：越远的星系它的光谱线红移量就越大，因而远离我们而去的速度就越大，也就是说，对遥远星系，红移量与星系离我们的距离成正比，这红移叫宇宙学红移，或称为“哈勃红移”，这就是著名的哈勃定律。此后，在红外及整个电磁波波段都观测到了这个规律。哈勃对众多星系的光谱进行研究后确认红移是一种普遍现象，这表明宇宙正在膨胀。这一发现奠定了现代宇宙学的基础。河外星系普遍远离我们而去，是因为宇宙正处在宏伟的整体膨胀之中。把宇宙中的星系想象成面包中的葡萄干，有助于理解它们随宇宙膨胀而彼此远离的图景：当一只嵌有许多葡萄干的巨大的面包膨胀时，其中的葡萄干就会随之彼此远离，其中每一颗葡萄干都会发现其它所有的葡萄干都在离开自己。相距越远的葡萄干彼此分离的相对速度也越大。在任何一个星系上，都会看到同样的情景。此外由于万有引力的作用，宇宙膨胀的速度会随时间发生变化。万有引力作用于宇宙中一切物质与能量之间，起到刹车的作用，阻止星系往外跑，从而使膨胀速度越来越慢。在诞生初期，宇宙从高密度状态迅速膨胀，随着时间的推移，体积越来越大，膨胀速度则越来越小。将这个过程向回追溯到宇宙创生的那一刻，可以发现当时宇宙体积为零，而膨胀速度为无限大。这就是大爆炸。宇宙整体膨胀的发现，乃是20世纪最大的科学成就之一。如今人们不断探测到更多更远的星系，但哈勃定律对它们依然成立。这个模型就叫做宇宙膨胀模型或大爆炸模型。
2〕微波背景辐射：
微波背景辐射是150亿年前发生的大爆炸在今天的宇宙结构上留下的印迹。根据大爆炸理论，通过宇宙膨胀速度等可以具体计算宇宙每一历史时期的温度，伽莫夫等人在1948年就断言，我们的宇宙从最初的高温状态膨胀到现在已经很冷了，目前宇宙中应到处存在着一定温度的背景辐射，相应的温度大约是5K。由于它的辐射峰值在微波波段，故称为宇宙微波背景辐射。1964年，原初宇宙这一最重要的遗迹被发现了。美国贝尔电话公司工程师彭齐亚斯和威尔逊在调试巨大的喇叭形天线时，出乎意料地收到一种无线电干扰噪声，这种噪声在天空中的任何方向上都能接收到，各个方向上信号的强度都一样，而且历时数月而无变化。这种噪声的波长在微波波段，这一发现正是大爆炸宇宙论预言的宇宙微波背景辐射，经过进一步测量和计算，得出辐射温度是2.7K，一般称之为3K宇宙微波背景辐射。1989年，美国航空和航天局专门发射了宇宙背景探测器卫星，对宇宙背景辐射进行更精密的测量。宇宙微波背景辐射的发现，是继1929年哈勃发现星系谱线红移之后的又一重大的天文成就，因此它被列为20世纪60年代天文学四大发现之一。微波背景辐射的发现有力地支持了宇宙大爆炸理论。
3〕宇宙元素的丰度：
大爆炸模型预言宇宙应当由大约25％的氦和75％的氢组成，这与天文测量结果极为符合。在宇宙中，氢和氦是最丰富的元素，二者丰度之和约占99％。而且氢和氦的丰度比在许多不同的天体上均约为三比一左右。按标准宇宙模型，在热平衡的“宇宙汤”阶段，中子与质子的数量相等。随着宇宙的膨胀，宇宙变冷，二者比例降低。中子和质子很容易聚合在一起，开始了形成氦核的核反应，产生由两个质子、两个中子组成的氦核。这个过程用完了所有的中子，形成的氦约占宇宙物质总质量的四分之一，余下的质子就成了氢原子核，即氦同氢的质量分别占25％和75％。这也说明元素形成时其它元素的份量很少，宇宙中几乎全是氢和氦。从太阳系、其它恒星、星际介质、不同星系以及宇宙射线观测和研究中获得的数据表明，宇宙氦的含量在22％～25％之间，而氢与氦的质量比约为3：1，理论值与观测值接近。另外同一时期合成的氘、氚、锂、铍、硼等轻元素尽管数量比氢、氦少得多，但理论给出的丰度值与实际观测也较接近。这些事实对“大爆炸宇宙”模型是有力的支持。因此，宇宙中99％以上的物质是由最初形成的氢与氦构成的；而造成行星和生命的丰富多彩的重元素还不到宇宙总质量的l％，它们大部分是在形成恒星后产生的。
4〕宇宙的年龄：
宇宙有开端就有年龄。根据宇宙膨胀的速率倒推，大爆炸发生在约150亿年前。如果宇宙正在膨胀，星系正在彼此远离，那宇宙过去必定比较小，星系过去必定靠得更近。如果能把宇宙史这个过程倒过来进行，势必会发现在过去的某个时刻，所有的星辰都是聚合在一起的。也就是说，较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个有限的时刻，那时宇宙中的物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可估计出那一时刻距今约150亿年。这段时间对所有星系来说是共同的。根据大爆炸理论，宇宙中一切天体都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度降至今天这一段时间为短，所有恒星的年龄都不应超过由宇宙年龄所确定的上限。各种天体年龄的测量证明了这一点。利用放射性同位素含量测定年代的方法，人们测量了地球上最古老的岩石，测量了宇航员从月球上带回的土壤、岩石样品，测量了来自行星际空间的陨石，发现它们的年龄均不超过47亿年。恒星的年龄可从它们的发光速率与能源储备来估算，根据热核反应提供恒星能源的理论，人们估计出银河系中最老恒星的年龄为100－150亿年。用这两种完全不同的方法得到的天体年龄与“宇宙龄”是协调一致的，这对大爆炸宇宙模型是十分有力的支持。上述天文观测事实极大地支持了大爆炸模型。当然大爆炸宇宙论也还存在许多未解决的难题，还有待于深入研究和取得更多的观测资料，才能得到进一步的结论。
