根据广义相对论，黑洞是一个没有任何东西可以逃出的空间区域，它是巨大的质量造成的时空弯曲的结果。在黑洞周围有一个不归路的位置，称为事件地平线。它之所以被称为"黑"，是因为它吸收了所有照射到它的光线，什么也不反射，就像热力学中的完美黑体。
在量子力学理论下，黑洞有温度，并发出霍金辐射，使其慢慢变小。
黑洞是通过它与物质的相互作用来发现的。黑洞的存在可以通过跟踪绕空间某一区域运行的一组恒星的运动来推断。另外，当气体落入由伴星或星云造成的黑洞时，气体会向内旋转，加热到非常高的温度，并释放出大量的辐射。这种辐射可以从地球上和地球轨道上的望远镜中探测到。
天文学家还在几乎所有星系的中心发现了超大质量黑洞的证据。在对附近恒星的运动进行了16年的观测后，2008年天文学家发现了令人信服的证据，证明在银河系中心的人马座A*区域附近有一个超过400万太阳质量的超大质量黑洞。在黑洞内部，物理学的规则是非常不同的。
1783年，一位名叫约翰-米歇尔的英国牧师写道，某物可能非常重，你必须以光速前进才能摆脱其引力。重力会随着物体的变大或变重而变强。对于一个小东西，比如火箭，要想从一个更大的东西，比如地球上逃脱，就必须摆脱我们的引力，否则它就会掉回来。它为了摆脱地球引力而必须向上移动的速度叫做逃逸速度。更大的行星（如木星）和恒星有更大的质量，比地球有更强的引力。因此，逃逸速度要快得多。约翰-米歇尔认为，有可能某个东西大到逃逸速度会比光速还快，所以即使是光也无法逃逸。1796年，皮埃尔-西蒙-拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）在他的《世界体系论》（Exposition du système du Monde）一书的第一版和第二版中推广了同样的观点（后来的版本中删除了）。
一些科学家认为米歇尔可能是对的，但另一些科学家认为，光没有质量，不会被引力拉动。他的理论被遗忘了。
1916年，阿尔伯特-爱因斯坦写了一个关于万有引力的解释，叫做广义相对论。
几个月后，德国物理学家卡尔-施瓦茨希尔德在第一次世界大战中服役时，用爱因斯坦的方程证明了黑洞可能存在。1930年，Subrahmanyan Chandrasekhar预言，比太阳重的恒星在耗尽氢气或其他核燃料燃烧时可能会崩溃。1939年，罗伯特-奥本海默（Robert Oppenheimer）和H-斯奈德（H. Snyder）计算出，一颗恒星至少要有太阳质量的三倍才能形成黑洞。1967年，约翰-惠勒第一次发明了"黑洞"这个名字。在此之前，它们被称为"暗星"。
1970年，斯蒂芬-霍金和罗杰-彭罗斯表明，黑洞一定存在。虽然黑洞是不可见的（看不见），但落入其中的一些物质却非常明亮。
在黑洞的中间，有一个引力中心，叫做奇点。因为引力阻止了任何光线的逃逸，所以不可能看到它。在这个微小的奇点周围，有一个很大的区域，通常会经过的光线也会被吸进去。这个区域的边缘被称为事件视界。事件界线以外的区域就是黑洞。黑洞的引力越远越弱。事件地平线是离中间最远的地方，那里的引力仍然足够强大，可以捕捉光线。
在事件地平线之外，光和物质仍然会被拉向黑洞。如果一个黑洞被物质包围，物质会在黑洞周围形成一个"吸积盘"（吸积的意思是"聚集"）。吸积盘看起来就像土星环一样。当它被吸进去的时候，物质会变得非常热，并向太空中射出X射线辐射。把它想象成水在落入黑洞之前围绕着黑洞旋转。
大多数黑洞离我们太远，我们无法看到吸积盘和喷流。知道黑洞存在的唯一方法是通过观察恒星、气体和光在黑洞周围的表现。在黑洞附近，即使是像恒星一样大的物体也会以不同的方式移动，通常比没有黑洞时的移动速度更快。
由于我们看不到黑洞，所以必须用其他方法来探测。当黑洞从我们和光源之间穿过时，光线会围绕黑洞弯曲，形成镜像。这种效应被称为引力透镜。
问：什么是黑洞？
答：黑洞是一个空间区域，没有任何东西，甚至连光都无法从中逃脱。当时空被巨大的质量弯曲时，它就开始存在，并有一个事件视界，里面的任何东西都无法离开。
问：为什么黑洞是黑色的？
答：黑洞是黑色的，因为它们吸收了所有射向它们的光线，而没有任何反射，就像热力学中的完美黑体一样。
问：人们是如何找到黑洞的？
答：人们通过追踪在太空某处运行的恒星的运动来发现黑洞，或者当气体落入黑洞并加热而变得非常明亮时，可以用地球上的望远镜或地球轨道望远镜看到。
问：是否存在超大质量黑洞？
答：是的，天文学家已经在几乎所有星系的中心发现了超大质量黑洞的证据。2008年，天文学家发现证据表明，一个超过400万太阳质量的超大质量黑洞就在银河系的人马座A*部分附近。
问：量子力学是否影响我们对黑洞的看法？
答：是的，在量子力学下，黑洞有一个温度，并发出霍金辐射，这使它们慢慢变小。
问：黑洞内部会发生什么？
答：在黑洞内，物理学规则与我们在地球上的经验非常不同。