A existência da radiação cósmica de fundo foi inicialmente prevista por George Gamow em 1948, e por Ralph Alpher e Robert Herman em 1950. Gamow e Alpher publicaram um importante artigo no qual descreviam como os níveis presentes de hidrogénio e hélio (constituem cerca de 99% de toda a matéria) podiam ser explicados por reacções que ocorreram durante o "Big-Bang". Nesse mesmo artigo Gamow previu a existência da radiação cósmica de fundo (cosmic microwave background - CMB). Nessa época, astrónomos e cientistas não fizeram qualquer esforço para detectar esta radiação de fundo, devido à imaturidade das observações na gama das micro-ondas. Só em 1964, quando Arno Penzias e Robert Wilson descobriram acidentalmente a radiação cósmica de fundo é que as previsões de Gamow receberam algum suporte.
Como o Universo em expansão era muito quente nos seus primórdios, não existiam átomos, apenas electrões livres e núcleos. Apesar da temperatura do Universo ir diminuindo com a expansão, enquanto ele se manteve suficientemente quente (i.e., a temperaturas superiores à da ionização do hidrogénio), os fotões eram permanentemente dispersos ao chocar com os electrões.
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