虽然观测宇宙的图像只不过是人类所取得的一张现代宇宙的瞬间照片，但是这张照片还是以全面细致为好。这如同一张人像的美丑必须从整体上去看而不能仅仅看眉毛，所谓“倾国须通体，谁来独赏眉”就是指的这种情况。当然人的脸上有没有皱纹、头发是不是花白的这些细致的情况也应当从照片上看得出来。然而，人类为取得一张精美的现代宇宙照片却费了不少功夫。最初一直是用肉眼观看天象，看到的主要是日月五星等太阳系内的天体，以及远近不分、次序不变的众多光点——恒星；对于银河系则更不知是什么东西，只好被神话故事去利用。直到光学望远镜投入使用300多年后，人们才发现在银河系以外还有无数的河外星系，正是这种星系层次的天体才能算作宇宙的基本单元。特别是20世纪60年代以来，随着射电望远镜观测和空间天文探测的蓬勃发展，相继在恒星层次（如星际分子云、脉冲星），星系层次（如射电星系、类星体）和宇宙层次（如微波背景辐射）取得了许多重大天文发现。其中星系层次以上的重大发现对于全面细致地描画现代宇宙的图像是至关重要的。
人像和天文图像的不同，除了人像一般只是从可见光波段取得，而天文图像则可以从电磁波的全波段取得以外，主要是人像反映的是人在同一时刻的情况，而天文图像中所反映的诸天体的情况一般是分别处在不同时刻。因为人体各个部位相距很近，从人体各部位传来的光完全可以看作是同时到达观测点的；而诸天体之间的距离往往相差很大，它们发出的光（或无线电波等）传到同一观测点所用的时间当然也相差很大。例如，现在看到的太阳像反映的是它8分钟以前的情况，现在看到的比邻星是它4年多以前的情况，现在看到的河外星系所反映的情况更早，从几十万年以前到几十亿年前等。从这个意义上可以说观测宇宙学就是天文考古学。但天文考古发现的宇宙遗迹可以认为是同时取得的，因为人类取得重要宇宙遗迹的时期不过是最近的几十年，这段时间差别相对于上百亿年的宇宙来说完全可以忽略不计。推演法就是以这些实测的宇宙遗迹（图像）为边界条件，并应用相关的自然规律来研究宇宙的过去和未来的。以从现在往过去推演的反推法为例，首先是根据星系彼此退行的观测事实，应用爱因斯坦引力场方程的动态解，求得宇宙早些时候的情况；当早期宇宙物质的温度达到热核反应所需要的温度时，就得应用核物理学的规律进行分析；在宇宙时空处于形成阶段的更早时期，量子效应非常明显，则应当应用量子引力学的规律进行探讨。
推演法中所使用的自然规律一般是通过地面实验室检验并得到太阳系内、恒星世界中天文观测的证实，因而是比较真实可靠的。但是，把这些规律推广应用到整个宇宙是否仍然有效，则要看它们所预言的宇宙现象是否能在现代的观测中找到遗迹。例如，标准宇宙模型预言，大爆炸几十万年后应当出现温度高达几千度的赤热火球（当时没有人类这样的智慧生物去直接测量这个火球的温度），后来，随着宇宙的膨胀，这个火球的温度至今已冷到不足3K了。我们今天所观测到的宇宙微波背景辐射就是对这个预言的有力证实。此外，标准模型中的核合成理论，对宇宙轻元素的起源和相对比例所作的预言，也得到了现代观测的有力证实，从而说明相应的推演法是行之有效的。但是，在很高的能量下，爱因斯坦的广义相对论就不起作用了，只好使用量子引力论。量子引力论的许多参数还有待于实验确定，而现代实验室还达不到那么高的能量。因此，这方面的理论预言，不确定的因素较多，日益改进的余地也较大。