1948年，伽莫夫提出了关于宇宙起源的“大爆炸”模型。他还预言：大爆炸有残余的辐射遗留下来，大约只有绝对温度几度。对于这样的学说及其预言，在得到确凿的观测证据以前让人们相信是困难的。
20世纪60年代初，为了改进与通讯卫星的联系，美国贝尔实验室建立了一套新型高灵敏度天线接受系统。该实验室的两位科学家彭齐亚斯和威尔逊在用这套仪器进行测量时，发现了一种微波干扰，相当于绝对温度3.5K。他们曾做了许多工作试图消除这种干扰，如赶走天线上的鸽子，消除上面的鸽子粪；检查天线金属板的所有接缝，调整天线的位置等。但无论他们如何努力，都无法消除这种微波干扰。经过进一步观测，他们发现这一微波在所有方向上强度都均匀一致，并且不随季节变化。由此他们断定：这是一种宇宙深处的像背景一样无处不在的辐射。1965年5月28日，《贝尔实验室新闻》首先报道了发现宇宙背景微波本底辐射的消息，标题为《新发现的可能是宇宙起源的射电辐射》。
后来，彭齐亚斯和威尔逊与以迪克为首的正在研究宇宙大爆炸遗迹的普林斯顿大学研究组进行了互访。经过讨论他们确信，这种微波背景辐射正是伽莫夫所预言的宇宙大爆炸所遗留下来的残余辐射。
彭齐亚斯和威尔逊两人写了题为《4080兆赫的过剩天线温度测量》一文，发表在美国1965年7月的《天体物理学报》上。该文受到天体物理学家，尤其是宇宙学家的普遍重视，认为这是继哈勃定律以后，宇宙大爆炸学说的又一重大突破，是20世纪60年代射电天文学的四大发现之一。正是由于这一发现，彭齐亚斯和威尔逊共同获得了1978年度诺贝尔物理学奖。
