河外星系是面光源，人们可以测量它的表面亮度，研究表面亮度的变化规律。一般说来，物质密度越大，辐射就会越强，光度在星系视面上的变化情况反映了物质分布的情况。因此，研究亮度的变化规律，对了解星系的结构是很有价值的，不同类型星系的表面亮度是不相同，椭圆星系的亮度、旋涡星系的亮度、透镜状星系的亮度各有不同。如果知道了河外星系的距离，从观测得到的视星角度等可以求得绝对星等，或者光度。观测表明，河外星系的绝对星等弥散很大。其中椭圆星系的绝对星等弥散是最大，最亮的可以达到-22等，最暗的可以暗到-10等以下。旋涡星系和不规则星系的绝对星等相对说来弥散较小。由于星系的亮度总是由中心向边缘渐暗，外边缘没有是明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。
星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。也有相当多的星系，光谱中除了吸收线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。从椭圆星系到不规则星系，有发射线的星系所占的比例越来越大。对Sc系和Irr系来说，有发射线的占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要就是发射线，吸收线很少，有的甚至完全没有吸收线。星系内的恒星在运动，星系该身也有自转，星系整体在空间同样在运动。星系的红移现象所谓星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离地球而去。1929年，哈勃发现星系红移量与星系离地球的距离成正比。距离越远，红移量就越大。这种关系被称之为哈勃定律。这是大爆炸宇宙学的实测依据。
河外星系是指在银河系以外，由大量恒星组成，但因为距离遥远，在外表上都表现为模糊的光点，因而又被称为“河外星云”。人们又观测到大约10亿个同银河系类似的星系。按照它们的形状和结构，可以分为：旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系。人们估计河外星系的总数在千亿个以上。最通用的河外星系分类法是1926年哈勃提出的。河外星系的发现将人类的认识首次拓展到遥远的银河系以外，是人类探索宇宙过程中的重要里程碑。关于河外星系的发现过程可以追溯到两百多年前。在当时法国天文学家梅西耶（ Messier Charles ） 为星云编制的星表中，编号为M31的星云在天文学史上是有着重要的地位。初冬的夜晚，熟悉星空的人可以在仙女座内用肉眼找到它，一个模糊的斑点，是俗称仙女座大星云。在从1885年起，人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星，从而推断出仙女座星云不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云，而一定是由许许多多恒星构成的系统，而且恒星的数目一定极大，这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。假设这些新星最亮时候的亮度和在银河系中找到的其它新星的亮度是一样的，那么就可以大致推断出仙女座大星云离地球十分遥远，远远超出了已知的银河系的范围。但是由于用新星来测定的距离并不很可靠，因此也引起了争议。
E系一般由核和晕组成。核又分为核球和核心。有些矮E系没有核。S系（包括SB）最复杂。由于观测技术的改进，发现有的透镜状星系仍可看出有旋涡结构，实际上应该是Sa或SBa，但也有一部分SO和SBO至今看不出任何旋涡结构。
