弱相互作用有質量粒子（WIMP）是被最廣泛討論的暗物質候選者之一，它是指質量和相互作用強度在電弱標度附近的某種穩定粒子，透過熱退耦機制獲得目前已知的剩餘丰度。WIMP應該基本是電中性和色中性的，因此不直接參與電磁和強相互作用。
中微子也不參與強相互作用和電磁相互作用，但由於其在宇宙中以接近光速運動，屬於“熱暗物質”，不足以作為構成暗物質的主要成分。
目前人類已知的粒子物理標準模型中，不存在同時滿足這些性質的粒子，這意味著WIMP必須是超出標準模型的新物理粒子。
已有理論預言的WIMP包括：超對稱模型中最輕的超對稱伴侶粒子，如超中性子（
eut
ali
o）；額外維理論中的最小 KaluzaKlei
激發態粒子；Little Higgs模型中的Todd粒子。
另一個暗物質候選者是軸子（axio
），一種非常輕的中性粒子，它與強相互作用中電荷共軛宇稱反演聯合對稱性破缺相聯絡。
軸子間透過極微小的力相互作用，由此它無法與背景輻射處於熱平衡狀態，因此不會透過熱退耦獲得剩餘丰度，但可以透過真空態的破缺成為冷暗物質。
雖然人們已經對暗物質作了許多天文觀測，其組成成份至今仍未能全然瞭解。早期暗物質的理論重在一些隱藏起來的常規物質星體，例如：黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等。
這些星體一般歸類為大質量緻密天體(MAssive&npact Halo Objects，MACHOs，然而多年來的天文觀測無法找到足夠量的MACHOs。
一般認為，難以探測的重子物質（如MACHOs以及一些氣體）確實貢獻了部分的暗物質效應，但證據指出這類的物質只佔了其中一小部分。
而其餘的部分稱作“非重子暗物質”。此外，星系轉速曲線、引力透鏡、宇宙結構形成、重子在星系團中的比例以及星系團丰度（結合獨立得到的重子密度證據）等觀測資料也指出宇宙中85%90%的質量不參與電磁作用。
這類“非重子暗物質”一般猜測是由一種或多種不同於常規物質(電子、質子、中子、中微子等的基本粒子所構成。
由於尚未出現暗物質存在的直接探測證據，也有一些理論試圖在不引入暗物質的情況下解釋已有的天文觀測現象。典型的一類理論是修正的牛頓引力理論（Modified Newto
ia
Dy
&nics, MOND）, 這類理論主張牛頓或愛因斯坦的引力理論並不完備，引力在不同的尺度會有不一樣的行為。然而，暗物質存在的證據來自於許多互不相關的觀測現象，要僅僅透過引力理論而不引入暗物質來同時解釋所有的這些現象是非常有挑戰性的。
尤其是“子彈星團”事例中觀測到的正在碰撞的星團中可見物質和其質量中心的明顯分離，是支援暗物質存在而非引力理論需要修改的觀測證據。
即使暗物質粒子與常規物質僅有微弱的相互作用，暗物質粒子也有可能被精密的實驗儀器探測到。目前科學家採用的探測手段可以分為三類：一是探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用，稱為“直接探測”；二是尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的訊號，稱為“間接探測”，三是探尋粒子對撞機中人為產生的暗物質粒子，稱為“加速器探測”。