En el medio que hay entre las estrellas hay grandes cantidades de gas tenue y de polvo. En ocasiones el gas puede verse en forma de nebulosas brillantes, que brillan al reflejar la luz de estrellas calientes cercanas. Estas nebulosas, llamadas de reflexión, han sido estudiadas desde finales del siglo XVIII, cuando fueron catalogadas por Messier. Aunque existen ejemplos de nubes oscuras bien definidas observables con telescopios pequeños, estas pasaron en cierta forma desapercibidas hasta el siglo XX. Probablemente fue el astrónomo estadounidense Barnaard el primer en prestarles atención, y en 1919 publicó un catálogo de 182 nubes oscuras, el cual rapidamente creció para contener mas de 352 objetos - objetos que en vez de brillar absorben la luz de las estrellas que hay detrás de allas. La mas obvia de estas nubes oscuras es de hecho claramente perceptible como una zona oscura de cuatro grados de extensión, en la parte central de la Vía Láctea - a su vez visible solo en lugares alejados de la iluminación urbana. Estas nubes oscuras son demasiado frías para brillar con luz visible, pero emiten la luz que absorben de las estrellas en forma de radiación infrarroja y milimétrica. Gracias al desarrollo de observaciones astronomicas en estos tipos de radiación mucho se ha aprendido en las últimas décadas de estas nubes y del polvo que contienen.
El medio interestelar (es decir las vastas regiones de espacio que hay entre estrellas) tiene cierta similitud con el cielo azul que vemos cada dia: está formado por nubes bien definidas en un medio tenue entre ellas. Existe polvo interestelar tanto en el medio tenue como en las nubes oscuras. La presencia de polvo en el medio difuso fue demostrada a través de la forma como es absorbida la luz de las estrellas por este medio. El polvo, que en realidad solo constituye en 1% del medio interestelar difuso, es un eficiente absorbedor de luz visible y ultravioleta, teniendo preferencia por esta última. La curva de extinción de luz estelar por el medio interestelar tiene rasgos en el infrarrojo cercano (a 9.7 y 18 micras) que delatan la presencia de silicatos. Mas conspicua es el "chipote" que tiene la curva de extinción a 217.5 nanómetros. La posición de este rasgo depende principalmente del material absorbedor, y en menor grado del tamaño y forma de los granos. Este "chipote" a 217.5 nanómetros corresponde a partículas ricas en grafito, una forma de carbono, de dimensiones no mayores que unos 10 nanómetros. La misma curva de extinción, cuando es interpretada con granos de silicatos, grafito y otras formas de carbono, de distintos tamaños, indica que el rango completo de tamaños de los granos va desde unos pocos nanómetros hasta un cuarto de micra. Observaciones del satélite infrarrojo IRAS mostraron la existencia de granos tan pequeños que basta un solo fotón para calentarlos.
El polvo juega un papel importante en las nubes oscuras, eventuales sitios de formación de estrellas. Algunas de estas nubes tienen dimensiones gigantescas, de algunos años-luz, y en ellas nacen literalmente enjambres de estrellas. En las nubes mas densas, el polvo evita que luz visible y ultravioleta penetre, favoreciendo la formación de moléculas complejas, vulnerables a la luz. Incluso la molécula de hidrógeno, el mas común de los elementos, solo puede darse en granos de polvo. El hecho de que se hayan descubierto distintos tipos de moléculas en cometas está directamente relacionado con la presencia de polvo en la nube oscura que hace unos cinco mil millones de años dió origen a nuestro sistema solar. Si notamos que al parecer estas moléculas en los cometas iniciaron los procesos químicos que dieron lugar a la vida en nuestro planeta, podemos bien pensar que, a fin de cuentas, le debemos la vida al polvo interestelar.