造父变星的周光关系（天文学家亨丽埃塔·莱维特（Henrietta Swan Leavitt）于1908年发现造父变星周光关系）及其很高的光度，使得它在遥远的距离处仍能被观测到，可以作为“标准烛光”来确定其所在星系的距离。

埃德温·哈勃与米尔顿·赫马森（Milton L.Humason）一起利用造父变星的周光关系测定了一些旋涡星云的距离，证实它们是几百万光年之外的天体——比预想的距离远得多，因此证明了它们确实是星系，也意味着银河系只是散布在宇宙中的无数星系的一员。哈勃于1925年1月1日公布了他的发现，为如火如荼的大辩论又添了把火，影响了最后的结论，最终彻底改变了我们的宇宙观。

在做出建立宇宙尺度和确认银河系真实身份的重要观测后，哈勃试图根据形状来为星系分类，他想知道星系的不同样貌是否有物理意义。在他1936年出版的《星云世界》（“星系”一词在20世纪30年代后才逐渐流行起来）一书中，哈勃建立了今天被称为“哈勃序列”或“哈勃音叉”的星系分类法，因为分类图的形状很像一把音叉。哈勃的分类系统粗略得令人诧异。尽管这样的分类今天看来太过简单，但其基本的思想仍被传承下来。虽然哈勃分类仅仅依据星系的光学形态，但这种分类也与一些感兴趣的物理参数联系起来，例如恒星成分、气体含量和环境等。哈勃星系分类系统后来被天文学家格拉德·德沃古勒（Gérard de Vaucouleurs）和辛尼·范登伯格（Sidney Van den Bergh）进行了扩展，是现在最常用的星系分类系统。

直到20世纪50年代中期，天文学家都一直忽视这些奇形怪状的星系，但自那以后，天文学家发现它们恰恰是揭开星系演化之谜的关键所在。

哈勃音叉图显示的星系形状（或称为“形态”），大致分为两部分：椭圆星系和旋涡星系。哈勃根据椭圆星系的视觉形状将其分为从0到7的8个等级——E0型椭圆星系看起来基本呈圆形，而E7型椭圆星系则明显拉长。椭圆星系没有或几乎没有任何结构，通常都为老年恒星，几乎不含气体和尘埃，因此也不再形成新的恒星。

根据旋涡星系旋臂缠绕的松紧程度及其中央核球所占比例，哈勃将旋涡星系细分为Sa到Sc的不同子类。Sa型旋涡星系有明亮的核球，旋臂缠绕非常紧致，而Sc型旋涡星系的旋臂缠绕则松得多，其中央核球所占比例也更小。旋涡星系的中央核球通常由老年恒星构成，与椭圆星系类似。包围中央核球的是很薄的星系盘，明亮的旋臂标志着旋涡结构。每一种类型的旋涡星系都可依据其中心是否有棒状结构再分为棒旋星系和普通旋涡星系。棒旋星系的中心有一条穿过中央核球的恒星棒。其旋臂通常始于棒的两端，不像正常旋涡星系那样是始于中央核球的。用字母B来表示棒旋星系，例如SBc型星系就是旋臂缠绕松散的有棒状结构的旋涡星系。

哈勃发现有些星系很难被纳入到他整洁的音叉图中，这些星系包括形态古怪的不规则星系、特别小的矮星系以及在一些星系团中心发现的巨椭圆星系。直到20世纪50年代中期前，天文学家都一直忽视这些古怪星系的存在，但自那以后，人们认识到它们是理解星系演化的关键。