Das Band der Milchstraße erstreckt sich als breiter, milchig-heller Streifen über den Nachthimmel. Seine Erscheinung rührt daher, dass in ihm keine Einzelsterne wahrgenommen werden, sondern eine Vielzahl lichtschwacher Sterne. Um es zu sehen, sind sehr gute Beobachtungsbedingungen nötig, wie klare Luft und das Fehlen von künstlichen Lichtquellen innerhalb einiger Kilometer um den Beobachtungsort. Darüberhinaus gehören alle der rund 6000 am Nachthimmel mit bloßem Auge sichtbaren Sterne zur Milchstraße.

Die Spiralgalaxie besteht aus ca. 100 Milliarden Sternen und großen Mengen interstellarer Materie, die nochmals 600 bis einige Milliarden Sonnenmassen ausmacht. Ihre Ausdehnung in der galaktischen Ebene beträgt ca. 100.000 Lichtjahre (30 kpc), die Dicke der Scheibe ca. 3.000 Lichtjahre (920 pc) und die der zentralen Ausbauchung (engl. Bulge) ca. 16.000 Lichtjahre (5 kpc). Umgeben ist sie vom kugelförmigen galaktischen Halo mit einem Durchmesser von ca. 165.000 Lichtjahren (50 kpc), einer Art von galaktischer »Atmosphäre«. In ihm befinden sich neben den Kugelsternhaufen nur wenige weiteren Sterne und Gas sehr geringer Dichte.

Die Sonne umkreist das Zentrum der Milchstraße in einem Abstand von 25.000 bis 30.000 Lichtjahren. Für einen Umlauf benötigt sie 220 bis 240 Millionen Jahre, entsprechend einer Rotationsgeschwindigkeit von ca. 220 km/s.

Das Zentrum der Milchstraße liegt etwa im Sternbild Schütze und ist hinter dunklen Gaswolken verborgen, so dass es im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtet werden kann. Seit Ende der 1990er Jahre ist es gelungen, durch Weltraumteleskope wie Hubble im Infrarot-Wellenbereich und Röntgen-Satelliten wie Chandra aus naher Umgebung des galaktischen Zentrums direkt Bilder zu erhalten. Man hat dort eine starke Radioquelle entdeckt, bezeichnet als Sagittarius A^*, die aus einem sehr kleinen Gebiet strahlt. Damit wird die Vermutung erhärtet, dass sich im Zentrum der Milchstraße ein superschweres schwarzes Loch befindet.

Man bekommt eine anschauliche Vorstellung von der Größe unserer Galaxis mit ihren 100 Milliarden Sternen, wenn man sie sich im Maßstab 1:10¹⁷ verkleinert als Schneetreiben auf einem Gebiet von 10 km Durchmesser und einer Höhe von etwa 1 km im Mittel vorstellt. Jeder Schneeflocke entspricht dabei einem Stern, wobei bei einem mittleren Abstand von 40 cm etwa 10 Stück auf einen m³ kommen. Unsere Sonne hätte in diesem Maßstab einen Durchmesser von lediglich etwa 10 nm, wäre also kleiner als ein Virus. Selbst die Plutobahn läge mit einem Durchmesser von 0,1 mm gerade so eben an der Grenze der visuellen Erkennbarkeit. Pluto selbst hätte ebenso wie die Erde lediglich atomare Dimension. Damit demonstriert dieses Gleichnis auch die ungeheuer geringe Massendichte im Kosmos, die im Widerspruch zu den bekannten beeindruckenden Fotos von Galaxien als scheinbar dichten Feuerrädern zu stehen scheint.

Mit der Andromeda-Galaxie und einigen anderen kleineren Galaxien bildet die Milchstraße die lokale Gruppe. Um die Milchstraße herum sind einige Zwerggalaxien versammelt. Die bekanntesten davon sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, mit denen die Milchstraße über eine ca. 300.000 Lichtjahre lange Wasserstoffgasbrücke, dem magellanschen Strom verbunden ist.

Siehe auch: Astronomie, Kosmologie, Astronomische Objekte, Urknall, Universum