La teoría del Big Bang predice que al principio del universo había una singularidad (Un punto de enormes cantidades de energía y temperatura). A medida que el universo se expandía, la radiación en su interior se enfriaba y la densidad de energía disminuía (la temperatura era casi inversamente proporcional a la escala del universo). Por lo tanto, en algún punto durante la fase de expansión, la energía térmica de las partículas libres como electrones o protones fue superada por la fuerza electrostática entre ellas, lo que llevó a la combinación de electrón y protón para formar un átomo de hidrógeno neutro. A medida que más y más partículas cargadas comenzaron a combinarse para formar átomos neutros, la radiación comenzó a disociarse de la materia a medida que los fotones que antes se dispersaban por las partículas de carga no mostraron interacción con ellas dentro del átomo y, por lo tanto, comenzaron a moverse libremente: un proceso conocido como desacoplamiento de fotones . Estas radiaciones viajaron así en el espacio sin ninguna interacción durante miles de millones de años, pero debido a la expansión continua del universo, se enfriaron y cambiaron hacia longitudes de onda más largas y más largas. Finalmente, en 1965, Arno Penzias y Robert Wilson detectaron una radiación de microondas que llenaba todo el fondo en el espacio. El descubrimiento del CMB fue una gran evidencia en apoyo de la teoría del Big Bang.
Además, las observaciones realizadas sobre la distribución de energía de CMB dentro de la región de microondas mostraron que el espectro era exactamente como lo predice la teoría del Big Bang: un espectro térmico como el de un cuerpo negro.
La teoría clásica del Big Bang se basó en el modelo isotrópico del universo y, por lo tanto, predijo que el CMB proveniente de diferentes direcciones a través del cielo debe ser exactamente idéntico. Por otro lado, la teoría de la inflación cósmica (una versión modificada de la teoría clásica del big bang) predice que debido a las diferencias de densidad en las diferentes regiones del espacio, hay algunas pequeñas anisotropías en el mapa de temperatura del CMB, es decir, que La radiación proveniente de algunas direcciones es un poco más caliente en comparación con las otras direcciones. Los últimos resultados de WMAP de la NASA y los datos satelitales de Planck de la ESA muestran que las anisotopías en el mapa de CMB coinciden con la predicción de la teoría de la inflación con un alto grado de precisión, lo que demuestra que es la mejor teoría de formación de estructuras hasta el momento.
