W latach 70. XX wieku powstała kosmologia obserwacyjna. W 1971 ukazała się jedna z pierwszych książek, zawierających nazwę nauki w tytule: Physical Cosmology Jima Peeblesa. W 1981 Alan Guth formułuje hipotezę inflacji kosmologicznej (z poprawkami Lindego i Steinhardta).
18 listopada 1989 NASA wynosi w przestrzeń kosmiczną jednego z pierwszych satelitów dedykowanych badaniom kosmologicznym – COBE, badającego nieregularności mikrofalowego promieniowania tła. Wyniki jego badań zostają doprecyzowane w 1999 przez eksperyment BOOMERanG. Wystrzelona w 2001 sonda WMAP tworzy mapę rozkładu temperatur mikrofalowego promieniowania tła, skorygowaną przez wystrzelonego w 2009 satelitę Planck.
Uruchomiony w 2006 eksperyment WiggleZ Dark Energy Survey uprawdopodobnia istnienie ciemnej energii, a seria eksperymentów BICEP – fal grawitacyjnych.