银河系的直径约为10光年，银河系由3个部分组成。中心部分核球的直径为3000光年，呈椭球形。银盘是银河系的主体，其直径约8万光年，中央厚约1万光年，边缘厚约3000～6000光年。由年龄不满100亿年且重金属含量较高的星球组成。银盘外是由稀疏的恒星和星际物质组成的球状体称为银晕，约10万光年。
根据已知长寿命放射性核的衰变时间(即半衰期)，从某些放射性中子俘获元素的丰度数据可以测定银河系中最年老恒星的年龄，从而定出银河系的年龄。这种放射性年龄测定方法称为核纪年法。例如，钍的半衰期是140亿年左右。用当代最大的天文望远镜，加上高分辨率光谱仪，已经能够检测到恒星的钍，并作出相应的年龄估计。当然，这些恒星还不是银河系中最早形成的恒星。银河系中的第一代恒星具有非常大的质量，超过太阳质量的100倍。
在这样的恒星内部，核聚变反应极其快速，甚至只持续几百万年，因此，这些最早形成的恒星已经死亡、消失了很长时间。但是，与银河系的年龄相比，由于它们的形成时间与人们现代在银河系中观测到的最年老恒星的形成时间之差完全可忽略不计，因此，可以把这些最年老恒星的年龄看作银河系的年龄。
据其他多种方法测定，从大爆炸算起，宇宙的年龄在140亿年左右。假定从大爆炸到银河系形成所相隔的时间为10亿年，那么上述由核纪年法测定的银河系年龄与宇宙年龄是相容的。依据欧洲南天天文台(ESO)的研究报告，估计银河系的年龄约为136亿岁，差不多与宇宙一样老。