Mechanika kwantowa i teoria względności istnienia ciemnej materii. Istnieje kilka hipotez alternatywnych, próbujących tłumaczyć w inny sposób zjawiska, z powodu których stworzono hipotezę ciemnej materii. Są to między innymi grawitacja kwantowa i opracowana przez izraelskiego fizyka Mordehaia Milgroma (Zmodyfikowana dynamika newtonowska). W jego dynamice prawo mówiące, że siła jest wprost proporcjonalna do masy i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, ulega modyfikacji w przypadku, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe.

Zmodyfikowane równanie Newtona ma postać:

gdzie a₀ jest stałą o wymiarze przyśpieszenia a₀ ~ 10^-8 cm/s².

Według tej teorii siła grawitacji w większych odległościach byłaby większa, niż się obecnie przypuszcza, a to tłumaczyłoby stabilność dysków galaktyk spiralnych. Idea zmodyfikowanej teorii grawitacji dobrze tłumaczy krzywe rotacji galaktyk i nie wymaga wprowadzania ciemnej materii. Relatywistycznym uogólnieniem MOND jest grawitacja tensorowo, wektorowo skalarna (TeVeS, Tensor-vector-scalar gravity).

Inaczej zjawisko wzrostu siły przyciągania materii próbowała wyjaśniać teoria plazmowej kosmologii. Przyjmuje się w niej, iż ośrodek międzygwiezdny i międzygalaktyczny to rozrzedzona plazma, której przepływy generują oddziaływanie elektromagnetyczne, mające stanowić tę dodatkową siłę.