Es wird angenommen, dass unsere Milchstraße eine der ursprünglichen Galaxien ist, die sich vor mehr als 13.5 Milliarden Jahren zu Beginn des Universums bildeten. Das Universum selbst begann vor 13.7 Milliarden Jahren mit dem Urknall. Etwa 200 Millionen Jahre lang war das Universum dunkel, da sich die Materie noch nicht zu Sternen verdichtet hatte. Während dieser Zeit kondensierte Materie langsam zu immer dichteren Taschen.
In einigen Gebieten wurde die für die Kernfusion erforderliche Dichte und Temperatur erreicht, und die ersten Sterne wurden geboren. Diese urzeitlichen „Population III“-Sterne gelten als kurzlebig und extrem massereich – das Hundertfache der Masse unserer Sonne. Da sie so massiv waren, waren sie auch sehr instabil und produzierten innerhalb von nur zehn Millionen Jahren Supernovae, die Schwarze Löcher zurückließen. Aus ihren Überresten wurden Sterne der Population II mit typischeren Massen gebildet.
Wissenschaftler haben das Alter der Milchstraße auf 13.6 Milliarden Jahre geschätzt, also 800 Millionen Jahre. Weitere Studien sind erforderlich, um diese Zahl weiter einzugrenzen.
Zu Beginn ihrer Geschichte hat die Milchstraße möglicherweise eine aktive Galaxiephase durchlaufen, in der ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch aus seinem kondensierten Kern gebildet wurde und einfallendes Gas aus der galaktischen Trümmerscheibe große Energiemengen freisetzte. Es ist schwer zu sagen, denn das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie hat die Beweise bereits verschluckt. Astronomen glauben, dass die Radioquelle Sagittarius A* das supermassive Schwarze Loch der Milchstraße ist. Schütze A* ist ein kompaktes Objekt mit 2.6 ± 0.2 Millionen Sonnenmassen, das in einem Volumen mit einem Radius von nicht mehr als 17 Lichtstunden (120 AE) eingeschlossen ist.
Während die Milchstraße gealtert ist, haben zahlreiche Sterne Supernovae erlebt, die die Menge an leichten Elementen in der Galaxie verringert und gleichzeitig die Menge an Metallen erhöht haben. Dies hat metallreiche Sterne der Population I wie unsere Sonne hervorgebracht. Viele der Sterne in der Galaxie haben sich zu einer schnell rotierenden galaktischen Scheibe verdichtet, die 100-mal länger ist, als sie dick ist. Diese Scheibe ist von einem Halo aus alten Sternen umgeben, der als galaktischer Halo bezeichnet wird.
In etwa drei Milliarden Jahren wird die Milchstraße voraussichtlich mit ihrem ähnlich großen Nachbarn, der Andromeda-Galaxie, kollidieren. Wenn dies geschieht, wird es nicht besonders auffallen, da die stellare Kollisionsrate immer noch praktisch null ist, aber die durchschnittliche stellare Dichte wird um etwa den Faktor 2 ansteigen.