Olbersov paradoks, znan tudi kot paradoks temnega nočnega neba, je ime za problem razlage, zakaj je nebo ponoči temno. Uganka je bila prvič postavljena v času, ko se je domnevalo, da je vesolje statično, neskončno po obsegu in neskončno staro. Na podlagi teh predpostavk se zdi, da bi moralo biti nebo svetlo, saj bi bilo neskončno število zvezd, ki bi pokrivale vsako točko na nebu. Paradoks je poimenovan po Heinrichu Olbersu, ki je leta 1826 izjavil, da se bo vsaka vidna linija končala pri zvezdi, zaradi česar je nebo svetlo. Problem pa se je že večkrat pojavil v zgodovini astronomije, vse do 16. stoletja.
Najstarejša znana omemba paradoksa prihaja od astronoma Thomasa Diggesa iz leta 1576, ki je naletel na težavo v svojem opisu neskončnega vesolja z naključno porazdelitvijo zvezd. Leta 1610 je Johannes Kepler navedel tisto, kar je postalo znano kot Olbersov paradoks, da bi pokazal, da mora biti vesolje končno. Zdelo se je, da obstaja problem s končnim vesoljem, ki je bil v tem, da bi se sesedlo vase zaradi gravitacijske privlačnosti zvezd in planetov v njem. Večina astronomov je zato domnevala, da je vesolje neskončno in tako je paradoks ostal.
Prvotni namigi, da je večina zvezd predaleč, da bi jih bilo mogoče videti, so bili hitro zavrnjeni. Če bi bilo vesolje neskončno staro, bi imela svetloba zvezd neskončno veliko časa, da pride do nas, tako da bi tudi najbolj oddaljene zvezde prispevale k svetlemu nebu. Matematično je mogoče pokazati, da mora biti za neskončno vesolje z enakomerno razporejenimi zvezdami celotno nebo tako svetlo kot povprečna zvezda. Svetlost zvezd se z razdaljo zmanjšuje, vendar se število zvezd povečuje z razdaljo, neomejeno v neskončnem vesolju. Učinki izginejo in ostane svetlo nebo.
V naslednjih nekaj sto letih so bili narejeni različni nadaljnji poskusi reševanja uganke. Eden od prvih poskusov razlage je bil, da je večino zvezdne svetlobe zakril prah. Čeprav je res, da oblaki prahu v naši galaksiji blokirajo obsežna območja, bi jih lahko videli, če bi bilo neskončno število zvezd, bi se sčasoma ves prah segrel in žarel, tako kot zvezde.
Drug predlog je bil, da zvezde niso bile razporejene naključno, ampak so bile razporejene v skupine z velikimi prazninami vmes. Zdaj vemo, da je v resnici tako: zvezde so združene v galaksije, ki so združene v kopice in superjate. V največji meri pa je vesolje homogeno in Olbersov paradoks, kot ga je opisal sam Olbers, pravi, da se mora vsaka vidna linija končati pri zvezdi. Povedano na ta način, je jasno, da bi lahko nenaključna skupina zvezd predstavljala temno nebo le, če bi se zvezde naključno vrstile ena za drugo in blokirale svetlobo druga drugi – scenarij, ki ga nihče ne bi mogel jemati resno.
Šele ob odkritju Edwina Hubbla leta 1929, da se vesolje širi, se je pojavila rešitev Olbersovega paradoksa. Zdaj je znano, da se opazovano vesolje širi s hitrostjo, ki narašča z razdaljo, in če pogledamo nazaj v času, pridemo do točke majhne prostornine in ogromne gostote. To daje dva razloga, zakaj je nebo temno. Prvi in najpomembnejši razlog je, da ima vesolje končno starost, zato ne bi bilo časa, da bi svetloba zvezd, ki presegajo določeno razdaljo, dosegla nas. Drugi razlog je, da širjenje vesolja povzroči Dopplerjev premik v svetlobi zvezd, ki se povečuje z razdaljo; čez določeno razdaljo bi se vsa svetloba premaknila izven vidnega spektra, zaradi česar bi bile vse zvezde nevidne.