支持暗物質存在的另一個有力證據，來自於利用引力透鏡效應所進行的觀測。根據廣義相對論，引力透鏡效應就是當背景光源發出的光在引力場（比如星係、星係團及黑洞）附近經過時，光線會像通過透鏡時一樣發生彎曲。光線彎曲的程度主要取決於引力場的強弱，因而可以用來推斷星係、星係團的總質量。引力透鏡的原理是基於愛因斯坦1936年發表在《科學》雜誌上的一篇短文。其實相關的想法和計算在他1912年的筆記裏就有了，一直沒有發表的原因是他覺得“觀測到這種現象的可能性不大”。若不是一位友人極力慫恿，這篇論文也許永遠都不會麵世。事實上，愛因斯坦這一次完全估計錯了。在他的論文發表半個世紀之後，引力透鏡效應不但被觀測到了，而且成為估算星係、星係團質量的重要工具。利用引力透鏡，科學家們發現暗物質可能無處不在地均勻分布於宇宙之中，其總質量占宇宙總質量-能量的23%，約為所有可見物質總質量的將近6倍。
對星係中物質運動速度的觀測和分析，以及從引力透鏡效應得到的結果，令人信服地推論出暗物質的存在，但這些畢竟隻是間接的結論。到目前為止，人們還無法直接探測到暗物質，因而除了知道暗物質具有質量，對它的其餘物理性質幾乎一無所知，當然也無法建構什麼完備的理論。多年來，直接探測到暗物質一直是物理界的一大挑戰。在現階段，對暗物質的探測大致有三種方法。第一種是守株待兔，在很深的礦井裏建立探測器，經過長時間的等待，以期能觀察到某些用已知基本粒子與物質間相互作用無法解釋的現象。第二種是主動出擊，利用歐洲核子研究組織的大型強子對撞器（lhc），觀測在極高能量段是否有暗物質產生出來。第三種是用地麵上和太空中的大型、高靈敏度天文望遠鏡觀察那些來自於物質密度極高的星係中心發出的反常信息——物理學家們相信，在極高的密度下，暗物質有可能與其他物質碰撞並湮滅，從而發出一些反常的信息。遺憾的是，這三種方法至今都沒有獲得什麼令人滿意的結果。
如果有一天暗物質真的被直接探測到了，這無疑會大大增加薇拉獲得諾貝爾獎的機會。問題是薇拉已經年逾80，能否等到這一天實在很難說。好在她自己對得不得諾貝爾獎似乎並不十分看重，她曾經說過“對我來講，我的數據比我的名字更有意義。如果在往後的歲月裏，天文學家們仍然會使用我的數據，那就是對我最大的獎勵”。