Dalam model kosmologi fisik modern, halo materi gelap (bahasa Inggris: dark matter halocode: en is deprecated ) adalah unit dasar dari struktur kosmologi. Ia adalah wilayah hipotetis yang telah terlepas sewaktu terjadi ekspansi kosmik dan mengandung materi yang terkait secara gravitasi.^[1] Satu halo materi gelap dapat mengandung beberapa gumpalan materi gelap yang telah tervirialisasi yang terikat bersama secara gravitasi, yang dikenal sebagai subhalo.^[1] Model kosmologi modern, seperti ΛCDM, mengusulkan bahwa halo dan subhalo materi gelap ini mungkin saja mengandung banyak galaksi.^[1][2] Halo materi gelap dari sebuah galaksi melingkupi cakram galaksi dan meluas jauh melampaui batas tepi galaksi yang terlihat. Meskipun diperkirakan terdiri dari materi gelap, halo-halo ini belum diamati secara langsung. Keberadaan mereka disimpulkan melalui pengamatan efek-efek mereka pada gerakan bintang dan gas di dalam galaksi dan pengamatan melalui lensa gravitasi.^[3] Halo materi gelap memainkan peran kunci dalam model saat ini mengenai pembentukan dan evolusi galaksi saat ini. Teori-teori yang mencoba menjelaskan sifat halo materi gelap, dengan tingkat keberhasilan yang bervariasi, meliputi materi gelap dingin (CDM), materi gelap hangat, dan objek halo masif kompak (MACHO).^[4][5][6][7]

Keberadaan materi gelap (DM) di halo disimpulkan dari efek gravitasinya terhadap kurva rotasi galaksi spiral. Tanpa massa yang besar di seluruh halo (yang bentuknya hampir bulat), kecepatan rotasi galaksi akan berkurang pada jarak yang jauh dari pusat galaksi, sebagaimana kecepatan orbit planet-planet luar berkurang seiring bertambahnya jarak dari Matahari. Namun, pengamatan galaksi spiral, khususnya pengamatan radio terhadap emisi garis dari atom hidrogen netral (dikenal, dalam istilah astronomi, sebagai garis Hidrogen 21 cm, garis H satu, dan garis H I), menunjukkan bahwa kurva rotasi sebagian besar galaksi spiral mendatar, yang berarti kecepatan rotasi tidak berkurang seiring bertambahnya jarak dari pusat galaksi.^[8] Ketiadaan materi tampak yang dapat menjelaskan pengamatan ini menyiratkan keberadaan materi gelap (yang tidak teramati), yang pertama kali diajukan oleh Ken Freeman pada tahun 1970, atau bahwa teori gerak di bawah gravitasi (relativitas umum) belum lengkap. Freeman menyadari bahwa penurunan kecepatan yang diharapkan tidak terjadi di NGC 300 maupun M33, dan menganggap massa yang tidak terdeteksi sebagai penyebabnya. Hipotesis DM telah diperkuat oleh beberapa penelitian.^{[9][10][11][12]}