有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10%，气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。
20世纪60年代以来，发现了大量的星际分子，如一氧化碳、水等。
分子云是恒星形成的主要场所。银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电辐射、红外辐射、X射线辐射和γ射线辐射，性质尚不清楚，那里可能有一个巨型黑洞，据估计其质量可能达到太阳质量的400万倍。
1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯曾分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，并预言如果他们的假说正确，在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源，并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。三年以后，这样的一个辐射源果然被发现了，这就是人马座A。