如果處于完全真空狀態，則不存在溫度的概念。溫度反映了顆粒熱運動的強度，而沒有任何真空的溫度沒有概念。
但是在太空中，根本沒有真空不包含任何物質，但密度低至10 ^ 26 kg / m3，相當于每立方米空間約6質子，因此在許多情況下，空間可以近似。這是真空。但是，如果要討論溫度，則光子中的空間具有溫度的概念。
在宇宙的各個部分中，宇宙中最古老的光子是均勻分布的，它們已經在太空中擴散了約138億年。在380,000年的宇宙形成之後，光子開始與其他帶電粒子解耦。它們是第一次自由在太空中傳播。當時，宇宙的平均溫度約爲3,000開氏溫度（Kelvin =攝氏+ 273.15）。。大約120,000年後，光子完全解耦。
隨著時間的流逝，這些光子在整個宇宙中均勻分布。但是，在過去的130億年中，空間一直在擴展，甚至在40億年前就已經加速了，因此，宇宙中最早的光子將繼續紅移，並且波長將越來越長。到目前爲止，這些光子已經變成肉眼看不見的微波，只能用射電望遠鏡探測到。
在現代宇宙學中，宇宙中最早的光子稱爲宇宙微波背景輻射，這是大爆炸理論最有力的證據之一。迄今爲止，由于與宇宙微波背景輻射有關的研究而誕生了兩個諾貝爾物理學獎。
根據目前最精確的測量結果，宇宙微波背景輻射光譜與黑體輻射光譜爲2.725開爾文重合，這意味著宇宙的平均溫度爲2.725開爾文，低于零爲270.425攝氏度。這是平均空間溫度。