En 1929, Edwin Hubble trouve une relation linéaire (dont la loi portera son nom) entre la distance des galaxies et leur vitesses : plus elles sont distantes plus elles semblent s’éloigner rapidement.

Georges Lemaitre, en 1931, constate que la loi d’Hubble conserve les longueurs et les angles et qu’elle est indépendante de l’observateur. Il l’interprète alors, dans le cadre de la relativité générale, comme une expansion de l’espace. Cette hypothèse a aujourd’hui été prouvée, notre Univers est bien en expansion, c’est-à-dire que l’espace lui-même se dilate. Ce phénomène explique ainsi la « fuite » apparente des objets astronomiques lointains.

Les amas de galaxies sont  les plus grandes structures pour lesquelles l’expansion est encore compensée par l’attraction gravitationnelle, c’est pourquoi ce sont les plus grandes à pouvoir être dans un état  dynamique stable.
Aujourd’hui, nous considérons que les structures observées dans l’univers se sont formées de façon hiérarchique, des plus petites aux plus grandes.

Les amas de galaxies sont donc les derniers à s’être formés. Ceux-ci évoluent par accrétion continue de matière et plus rarement par fusion entre sous structures, processus que l’on nomme coalescence et qui conduise à un état dynamique perturbé.