尽管我们一直身处于银河系之内，但是，到目前为止，我们对银河系的研究仍然是比较肤浅的。直到最近，人们才认识到，原先认为银河系像仙女座大星系那样是不正确的。仙女座大星系（M31）是一个典型Sb型漩涡星系。而银河系是一个SBcr星系。也就是说，银河系是一个旋臂较为舒展的无环棒旋星系。
在很早以前，银河系就使人们对她产生了浓厚的兴趣。这条银白色的光带，在很长时间内不为人所知。直到1609年，伽利略第一次把望远镜指向天空，才发现，这条银白色的光带，实际上是数不清的星星密密麻麻组成。实际上，小型双筒望远镜就可以很清楚的分辨银河系内的绝大多数光点。
直到哈勃证明仙女座大星系和许多其他大星系一样，都是银河系之外的星群集团后，人们便开始推测，银河系和其他星系一样，具有类似的结构，但是很奇怪的是，在本以为最亮的银河系中心，出现了一层暗带，把银河系分为上下两个部分。如下图，中间的暗带清晰可见。
在更多的观测材料积累下，特别是M104草帽星系周围的尘埃带的启发，人们认识到，银河系内的尘埃遮住了银河的最亮的那一部分，实际上，银河系的真实面貌应当和下图一样。由于红外线对于尘埃是透明的，所以红外波段的银河系更接近真正的图像，尽管在红外线和可见光相比，有部分失真。如下图，银心的亮度明显高于周围旋臂的亮度。
斯皮策红外望远镜给我们带来了这幅银河系中心的全景图。改变了我们对于银河系的很多认识。
由于我们身处于银河系当中，而且，尘埃和明亮的银河系核球挡住了许多离我们2万光年以上的恒星，所以我们比较难以直观的得到银河系的总体形貌，所以对银河系的探索仍然在不断进行……
下图中，黑暗物质区的恒星，我们理论上是无法观测到，而且许多能观测到的恒星，也由于前面的恒星和尘埃所阻挡，所以很多的结构需要我们去推测。
如下图所示，如果算上大小麦哲伦等附属星系，我们的大银河系实际上有30万光年之大。但是，一般情况下，我们认为银河系银河系最外围是直径10万光年的银晕，上面有许多的球状星团点缀，中心是一个稍小的银核和一个扁平的银盘。银盘上有四条从银心发出的旋臂旋臂，但是只有两条英仙和南十字是主要的。我们的太阳位于一条旋臂分支——猎户旋臂上，离银心2.8万光年之遥，2.5亿年才能绕银心一圈。
一般情况下，太阳系的行星离太阳越远，绕行太阳的速度越慢，可是，银河系远处的恒星和近处的恒星绕行银心的速度差距和计算不符，甚至一样快。说明银河系还有着许多我们不知道的物质，它们有着质量但是不发光，所以推测银河系中存在着大量的暗物质。下图是计算机模拟的可能暗物质分布。
通常情况下，星系的核心是整个星系的最明亮的一部分，如果不是尘埃阻挡，银心的亮度将不会比许多明亮的恒星逊色，但是尘埃的阻挡让我们无能为力，透过部分尘埃较少的窗口，我们可以瞥见银心星星的多少，其下为一个著名的窗口巴德窗（图片可能有版权），我们可以窥探银心方向的恒星数目。
银河系最有意思的是它的旋臂了，通常情况下，绝大多数漩涡星系有着自己的旋臂。但是旋臂的产生却是个很有意思的谜团。人们通过计算认识到，如果没有一种机制，那么银河系的旋臂将会变成紧密的发条，而不会像现在这么舒展。
直到1964年，旅美中国天文学家林家翘、徐遐生等人建立了系统的密度波理论。密度波理论认为，旋涡星系的旋臂是恒星绕星系中心运动时空间分布较密集的区域。组成旋臂的恒星并非始终处于旋臂中，而是有进有出。在旋臂后方，恒星不断进入旋臂，由于恒星密集，引力场加强而被减速，在旋臂前方，旋臂中的恒星速度加快，走出旋臂。因此旋涡星系能够在整体上维持旋臂结构的图案，并且悬臂是与星系的自转方向同向的。密度波理论成功地解释了旋臂结构的成因，得到了很多观测事实的支持，但仍有一些问题尚不清楚。
下图，如果银河系没有一种机制，最终旋臂会变成发条一样的形状。而不是现在的旋臂。
