Lubang hitam supermasif adalah fitur gravitasi yang terletak di pusat banyak galaksi, termasuk Bima Sakti. Lubang hitam supermasif dapat dianggap sebagai matahari galaksi: dengan cara yang sama seperti planet-planet di tata surya mengorbit Matahari, 200-400 miliar tata surya di Bima Sakti mengorbit lubang hitam pusat. Lubang hitam supermasif mengandung antara 105 dan 1010 (ratusan ribu dan puluhan miliar) massa matahari.
Lubang hitam supermasif galaksi kita diduga berada di dalam objek padat yang disebut Sagitarius A*, yang berisi 3.7 juta massa matahari dalam volume dengan radius tidak lebih besar dari 6.25 jam cahaya (45 AU) atau sekitar 4.2 miliar mil. Sebagai perbandingan, Pluto mengorbit Matahari pada 5.51 jam cahaya atau 3.7 miliar mil.
Secara teoritis, ada kemungkinan bahwa wilayah Sagitarius A* berisi lebih dari satu lubang hitam supermasif. Jika demikian, mereka akan bergabung untuk membentuk satu objek dalam waktu kurang dari 100 tahun. Sekitar tahun 2015-2025, teknologi interferometer astronomi akan memungkinkan untuk secara langsung mencitrakan cakrawala peristiwa Sagitarius A*.
Di galaksi yang sangat jauh, para astronom mengamati proses kelahiran lubang hitam supermasif. Galaksi-galaksi ini disebut galaksi aktif, dan dapat melepaskan energi yang setara dengan ratusan galaksi rata-rata yang digabungkan, dengan luminositas satu triliun matahari. Quasar adalah jenis galaksi aktif, dan mereka adalah salah satu objek terjauh yang dapat dideteksi oleh para astronom. Yang lainnya adalah blazar, yang merupakan salah satu fenomena paling kejam di alam semesta, yang mengubah massa 100 matahari menjadi pancaran radiasi relativistik setiap tahun.
Setidaknya 30 lubang hitam supermasif yang diduga telah diamati di galaksi lain selain Bima Sakti. Lubang hitam supermasif adalah bagian dari masalah yang belum terpecahkan dalam astrofisika: di mana lubang hitam bermassa menengah? Banyak lubang hitam bermassa bintang diketahui, dengan massa mulai dari 1.44 massa matahari hingga 14 massa matahari. Ini terbentuk ketika inti bintang masif tidak dapat lagi menopang beratnya sendiri dan membentuk singularitas gravitasi. Ada beberapa kandidat fenomena untuk lubang hitam menengah, tetapi tidak ada yang pasti pada saat ini.