Olbersov paradoks, također poznat kao paradoks tamnog noćnog neba, naziv je za problem objašnjenja zašto je nebo noću tamno. Zagonetka je prvi put postavljena u vrijeme kada se pretpostavljalo da je svemir statičan, beskonačnog opsega i beskonačno star. Na temelju ovih pretpostavki, čini se da bi nebo trebalo biti svijetlo, jer bi postojao beskonačan broj zvijezda koje bi pokrivale svaku točku na nebu. Paradoks je nazvan po Heinrichu Olbersu, koji je 1826. godine izjavio da će svaka linija vida završiti na zvijezdi, čineći nebo svijetlim. Problem se, međutim, pojavio nekoliko puta ranije u povijesti astronomije, sve do 16. stoljeća.
Najranije poznato spominjanje paradoksa dolazi od astronoma Thomasa Diggesa iz 1576. godine, koji se susreo s problemom u svom opisu beskonačnog svemira s slučajnom raspodjelom zvijezda. Godine 1610. Johannes Kepler citirao je ono što je postalo poznato kao Olbersov paradoks kako bi pokazao da svemir mora biti konačan. Međutim, činilo se da postoji problem s konačnim svemirom, a to je da će se urušiti sam u sebe zbog gravitacijske privlačnosti zvijezda i planeta unutar njega. Većina astronoma je stoga pretpostavila da je svemir beskonačan i tako je paradoks ostao.
Prve sugestije da je većina zvijezda predaleko da bi ih se moglo vidjeti brzo su odbačene. Da je svemir beskonačno star, svjetlost zvijezda imala bi beskonačno mnogo vremena da stigne do nas, pa bi čak i najudaljenije zvijezde doprinijele svijetlom nebu. Matematički se može pokazati da za beskonačan svemir s ravnomjerno raspoređenim zvijezdama, cijelo nebo mora biti sjajno kao prosječna zvijezda. Sjaj zvijezda se smanjuje s udaljenosti, ali broj zvijezda raste s udaljenosti, bez ograničenja u beskonačnom svemiru. Efekti se poništavaju, ostavljajući svijetlo nebo.
Tijekom sljedećih nekoliko stotina godina napravljeni su razni daljnji pokušaji rješavanja zagonetke. Jedan rani pokušaj objašnjenja bio je da je većina svjetla zvijezda zaklonjena prašinom. Iako je istina da oblaci prašine u našoj galaksiji blokiraju velike njezine površine od pogleda, da postoji beskonačan broj zvijezda, na kraju bi se sva prašina zagrijala i zasjala, baš kao i zvijezde.
Drugi prijedlog je bio da zvijezde nisu raspoređene nasumično, već da su raspoređene u skupine s velikim prazninama između. Sada znamo da je to zapravo slučaj: zvijezde su grupirane u galaksije, koje su grupirane u nakupine i superjate. Međutim, u najvećoj je skali svemir homogen i Olbersov paradoks, kako ga je sam Olbers opisao, kaže da svaka linija vida mora završiti na zvijezdi. Ovako rečeno, jasno je da bi nenasumično grupiranje zvijezda moglo objasniti tamno nebo samo ako su zvijezde poredane jedna iza druge, blokirajući svjetlost jedna drugoj – scenarij koji nitko ne bi mogao uzeti za ozbiljno.
Tek kada je Edwin Hubble 1929. otkrio da se svemir širi, došlo je do rješenja Olbersovog paradoksa. Sada je poznato da se svemir koji se može promatrati širi brzinom koja raste s udaljenosti i, gledajući unatrag u vremenu, dolazimo do točke malenog volumena i ogromne gustoće. To daje dva razloga zašto je nebo tamno. Prvi i najvažniji razlog je taj što svemir ima konačnu dob, pa ne bi bilo vremena da svjetlost zvijezda izvan određene udaljenosti stigne do nas. Drugi razlog je taj što širenje svemira rezultira Dopplerovim pomakom u svjetlu zvijezda koji se povećava s udaljenosti; izvan određene udaljenosti, sva bi svjetlost bila pomaknuta izvan vidljivog spektra, čineći sve zvijezde nevidljivima.