河外星系是人们对银河系以外宇宙太空星系的总称，它是类似银河系那样的庞大的天体系统，它包括恒星、双星、聚星、星团、星云、分子云、星际尘埃、宇宙线以及星际磁场【磁场（cíchǎnɡ）：传递物体间磁力作用的场。】等。现在科学技术的能力人们已观测到的星系总数，达到了1000亿个。
1845年英国人罗斯制成一具当时口径最大（1.84米）的望远镜，用这具望远镜他将许多赫歇尔未能分解的星云分解为恒星，使得宇宙岛的观念又引起人们的关注。但是，1864年英国人哈根斯使用光谱分析的方法观测星云，他发现许多星云的光谱是由几条明线组成，即这些星云是一些发光的气体，从而又一次否定了星系的存在。围绕着上述的两种观点，科学家们展开长久的辩论，到了1918年，美国天文学家沙普利根据球状星团的距离，把银河系的直径定为26万光年。而在这之前，对一些旋涡星云距离的测定由于方法不对或者测量不精确，普遍被缩小了，且都小于沙普利所观测的银河系的直径，因此，沙普利反对存在河外星系的见解。另一方面，美国天文学家柯蒂斯等人陆续在一些旋涡星云中找到一些新星，他根据新星的光度测定了这些旋涡星云的距离，得出这些星云的距离是很遥远的，超出了银河系的范围。1920年4月两种对立观点的代表人物展开了论战，由于当时双方的论据都不够充分，未得出最后的结论。1923年美国天文学家哈勃用当时最大的天文望远镜观测仙女座大星云，他把仙女座大星云外围部分分解为恒星，并从中找出几颗造父变星，利用造父变星能够指示距离的特性（称为造父视差），求出仙女座大星云的距离为50万光年（比实际距离要小得多），远远大于沙普利所定出的银河系的直径。后来在其他星云中也发现了造父变星，发现那些星云们距离更遥远。这样，人们才最后确认了河外星系的存在。
现在已知最大的星系是射电星系3C236，它的两个射电瓣两端相距可达6光秒差距以上。星系的大小相差悬殊【悬殊（xuánshū）：相差很大。】，星系的质量和光度也彼此各异，旋涡星系的质量为109—1011太阳质量，即太阳质量的10亿—1000亿倍。不规则星系的质量比旋涡星系的质量普遍要小一些。至于椭圆星系，有的很大，比旋涡星系的质量要大100—10000倍，称为巨椭圆星系；有的椭圆星系质量较小，只有太阳质量的百万倍，称为矮椭圆星系。
20世纪初，天文学家发现绝大多数河外星系的光谱线都有向红端位移的现象，根据多普勒定律，这表示绝大多数星系都在远离我们，远离的速度v与位移质量的大小成正比。又根据哈勃定律，星系远离速度v和星系距离r成正比。因此，由谱线红移的大小可知星系远离我们的速度v，根据哈勃定律便可测定出星系的距离r。
天文学家观测发现，绝大多数河外星系的光谱线都有向光谱红端移位的现象，称为星系谱线红移。物理学上的多普勒效应说明，当波源运动时，其波长要发生变化。波长改变的大小和方向决定于波源的运动速度和方向。当波源远离观测者时，谱线向红端位移；当波源趋近观测者时，谱线向紫端位移。足系谱线红移说明河外星系在远离我们。
1912年，美国科学家最先利用谱线红移测量了河外星系的视向速度，结果除以上两星系光谱线向紫端位移外，其余星系的谱线都向红端位移。
1928年，美国天文学家斯里弗利用星系谱线红移测定了星系的视向速度，在这同时，美国天文学家哈勃和哈马逊测定了一些河外星系的距离。
1929年，哈勃根据24个已知距离和视向速度的河外星系，确定了星系视向速度和星系距离成比例的关系，距离越远，视向速度越大，这一速度距离关系叫哈勃定律。除了几个最近的河外星系之外，其余的星系都在离银河系而去，因此，这些星系的视向速度又称退行速度。
哈勃定律支特了宇宙膨胀学说。哈勃定律对正常星系而言是正确的，对类星体或其他特殊星系是否适用呢？目前还没有一致的看法。
邻近银河系的河外星系是大麦云和小麦云。前者距离为52千秒差距，约16万光年，后者距离为63千秒差距，约19万光年。1515—1521年，葡萄牙航海家麦哲伦作环球旅行经过南美洲南端一个海峡时，看到天顶附近有两个很大的星云。水手们回到欧洲后，介绍了麦哲伦的发现。后来人们便把其中较大的称为大麦哲伦星云（简称大麦云，位于杜鹃座内），较小的称为小麦哲伦星云（简称小麦云，位于剑鱼座和山案座交界处）。大麦云属棒旋星系，质量约为1010太阳质量；小麦云属不规则星系，质量约为2×109太阳质量，只有大麦云质量的1／5。跟银河系相比，它们都很小，可以认为是银河系的两个伴星系，三者形成一个三重星系。
大、小麦云中含有大量的星际气体，它们有一个共同的气体包层，并有气体从中流出，伸向银河系，形成联结大、小麦云和银河系的气体桥。这是银河系的潮汐【潮汐（cháoxī）：由于月亮和太阳引力而产生的水位定时涨落的现象。】力作用的结果。
在大麦云中观测到一个著名的发射星云，剑鱼座30，它的形状很像蜘蛛星云，其直径约为500秒差距，质量达5×106太阳质量。
距离银河系最近的星系是1994年发现的一个暗弱的矮椭圆星系，它位于人马座中，距离我们地球约8万光年，实际上它与银河系中心的距离大约5万光年，只及大麦云距离的1／33。这个矮星系的大小约10000光年，是正常的矮星系直径的10倍。
最远的星系是位于织女座中的一个无名星系，它是1996年发现的，距离在80亿—120亿光年之间，天文学家们认为这一星系是非常年轻的，年龄可能只有1亿年，它正以每年30个太阳质量的速率将气体转化为恒星。顺便指出，现在已知宇宙中最遥远的天体是类星体PC1247＋3406，距离为80亿—150亿光年。这样遥远的距离意味着我们今天所看到的类星体还是它80亿—150亿年前的样子。