下面是这个问题最简单的示意图：
这不是任何特定的星系，只是一个典型螺旋星系的一般代表。横轴是到银河系中心的距离，单位是千秒(千秒差距，一秒差距约等于3光年);垂直轴是星系中心周围恒星的轨道速度，以公里每秒为单位。
在螺旋星系的情况下，可见物质的大部分在星系的中央，紧凑的凸起部分。因此，使用开普勒动力学来估计远离凸出区恒星的轨道速度并不是完全不合理的。这是由红色曲线所描述的:它大致下降为径向距离的平方根。
但这不是我们所看到的。相反，我们观察到银河的旋转曲线更像这个例子中的绿色曲线:恒星的轨道速度大致保持不变，或者随着半径的增加而缓慢下降。
怎么会这样呢?有两种可能的解释。要么我们不了解引力，要么银河系中存在我们所看到的以外的物质，改变了它的引力场，从而改变了恒星的轨道速度。
虽然修正过的引力理论存在，但要建立一个修正过的引力理论，使其与我们所拥有的所有观测(从太阳系到整个宇宙)一致，并且不与数据发生冲突，是非常困难的。与此同时，暗物质假说，虽然不是没有自己的问题，但仍然可以处理星系旋转曲线和其他来自宇宙学的挑战。
这就是原理图中的红色曲线(仅用可见物质和开普勒定律表示轨道速度)和绿色曲线(表示实际观察到的轨道速度)之间的差异表明了不可见物质的存在。
