Galaksi Bima Sakti kita diyakini sebagai salah satu galaksi asli yang terbentuk pada awal alam semesta, lebih dari 13.5 miliar tahun yang lalu. Alam semesta itu sendiri dimulai 13.7 miliar tahun yang lalu dengan Big Bang. Selama sekitar 200 juta tahun, alam semesta gelap, karena materi belum mengembun menjadi bintang. Selama periode ini, materi perlahan terkondensasi menjadi kantong yang semakin padat.
Di beberapa daerah, kepadatan dan suhu yang diperlukan untuk memulai fusi nuklir tercapai, dan bintang-bintang pertama lahir. Bintang-bintang “Populasi III” purba ini diperkirakan berumur pendek, dan sangat masif — ratusan kali massa Matahari kita. Karena begitu masif, mereka juga sangat tidak stabil, menghasilkan supernova hanya dalam waktu puluhan juta tahun, meninggalkan lubang hitam. Dari sisa-sisanya, terbentuklah bintang-bintang Populasi II dengan massa yang lebih khas.
Para ilmuwan telah menempatkan usia Galaksi Bima Sakti pada 13.6 miliar tahun yang lalu, memberi atau mengambil 800 juta tahun. Studi lebih lanjut akan diperlukan untuk mempersempit jumlah itu lebih lanjut.
Di awal sejarahnya, Bima Sakti mungkin telah mengalami fase galaksi aktif, di mana lubang hitam supermasif pusat terbentuk dari intinya yang terkondensasi, dan gas yang jatuh dari cakram puing galaksi melepaskan sejumlah besar energi. Sulit untuk mengatakannya, karena lubang hitam supermasif di pusat galaksi telah menelan bukti. Para astronom percaya bahwa sumber radio Sagitarius A* adalah lubang hitam supermasif Bima Sakti. Sagitarius A* adalah objek kompak yang mengandung 2.6 ± 0.2 juta massa matahari, terkurung dalam volume dengan radius tidak lebih dari 17 jam cahaya (120 AU).
Seiring bertambahnya usia Galaksi Bima Sakti, banyak bintang mengalami supernova, mengurangi jumlah elemen ringan di galaksi sekaligus meningkatkan jumlah logam. Ini telah memunculkan bintang Populasi I yang kaya logam seperti Matahari kita. Banyak bintang di galaksi telah mengembun menjadi cakram galaksi yang berputar cepat, 100 kali lebih panjang dari ketebalannya. Piringan ini dikelilingi oleh lingkaran cahaya bintang tua, yang disebut halo galaksi.
Dalam waktu sekitar tiga miliar tahun, Galaksi Bima Sakti diperkirakan akan bertabrakan dengan tetangganya yang berukuran sama, Galaksi Andromeda. Ketika ini terjadi, itu tidak akan terlalu terlihat, karena tingkat tabrakan bintang praktis masih nol, tetapi kepadatan bintang rata-rata akan meningkat dengan faktor sekitar 2.