宇宙学以整个空间为巨大的实验室，通过物质和光的分布研究宇宙的规律和成分。宇宙学家尤其希望了解宇宙的成分是什么，它是如何开始的，以及我们现在观察到的丰富结构——如星系——是如何从数十亿年前的初始条件中诞生的。
现代宇宙学建立在众多重要的数据集之上，在此我们重点介绍三大支柱：宇宙微波背景辐射（CMB）、大尺度上的星系成团性巡天，以及对一定距离范围内超新星的的测量。宇宙微波背景辐射是在大爆炸后大约38万年后，宇宙经过足够的冷却变得中性的那一刻遗留下来的光（即光子）；那一刻的物质密度印在光上，从那时到达我们面前，基本上没有被改变，正如一幅宇宙的婴儿时期图像。大尺度的星系成团性巡天利用星系的空间分布上的微妙关联来探究宇宙后期的行为：大致是它的青春期。最后，超新星，也就是爆炸的恒星，可以作为具有已知的、标准能量输出的“标准烛光”，用来绘制接近现在的宇宙。
综合这些方法，我们发现宇宙大约有140亿年的历史，宇宙中大约有5%的常规物质（如氢、氦等)，27%的暗物质（暗物质在引力作用下聚集在一起，但不与光相互作用)，和68%的暗能量（暗能量很神秘，像真空内含有恒定的能量密度一样，而且具有负压)。
DESI实验试图探索的正是这种暗能量。大多数我们熟悉的物质都具有正压力：如果你挤压气球，它就会反向推你。如果你挤压暗能量，它会进一步收缩；反之，如果你拉长它，暗能量会进一步膨胀。因此，它能够推动时空本身的加速膨胀，我们最初是利用超新星发现的这一点，现在通过对星系成团性的巡天有了更全面的探究。遗憾的是，这并不是标准模型所预测的。
理论物理学家提出了宇宙加速膨胀的多种可能原因，但都收到了挑战或反对意见。最著名的解释是宇宙学常数，这可以追溯到爱因斯坦。在这一理论中，空间内在地充满了极小等级的真空能量，由基本粒子的量子力学中的一种轻微抵消而造成。但我们不知道为什么宇宙学常数会如此之小，却又不等于零，也无法从我们的基本粒子理论中推导出它的数值。
其他的想法涉及新的自然力量，对引力理论的修改，或者量子引力的新效应。我们对这些并不了解，但这其中一些理论预测了宇宙学观测变量的可测量差异，而DESI将试图探测的正是这些差异。
