لا تدور مجرة درب التبانة كلها بسرعة موحدة، لأن سرعة الدوران تختلف بحسب المسافة عن المركز. وتتحرك الشمس والنجوم المجاورة لها حول مركز المجرة بسرعة تقارب ٢٢٠ إلى ٢٤٠ كيلومترًا في الثانية، فتقطع الشمس خلال ساعة نحو ٨٠٠,٠٠٠ كيلومتر. ومع ذلك لا يوجد في الفيزياء «موضع مطلق» في الفضاء يمكن قياس الحركة بالنسبة إليه بصورة وحيدة.

تنتظم نجوم مجرة درب التبانة في أذرع حلزونية تلتف حول انتفاخ مركزي كثيف، وتتحرك جميع هذه المكونات في مدارات حول مركز المجرة تحت تأثير الجاذبية.

تُصنف مجرة درب التبانة بوصفها مجرة حلزونية قضيبية، أي إن مركزها يضم شريطًا أو قضيبًا كثيفًا من النجوم يمتد من جانبيه عدد من الأذرع المنحنية. ولا تُرى هذه الهيئة كاملة من الأرض لأن النظام الشمسي موجود داخل القرص نفسه، ولذلك استُنتج شكلها من توزيع النجوم والغاز وحركتها والرصد بموجات متعددة.

تتحرك مجرة "أندروميدا" باتجاه مجرة "درب التبانة"، ومن المتوقع أن تصطدم بها بعد نحو ٣.٧٥ مليار سنة. وتوضح هذه المعلومة أن المجرات ليست أجساماً ثابتة في الفضاء، بل تتحرك وتتفاعل على مدى زمني هائل، وقد يؤدي اقترابها إلى اندماج مجري واسع يغير شكل كلتا المجرتين.

تضم مجرة درب التبانة ما يُقدّر بنحو ١٠٠ إلى ٤٠٠ مليار نجم، ولا يمكن تحديد العدد بدقة بسبب صعوبة رصد النجوم الخافتة والمحجوبة بالغبار. وتشير نتائج دراسة الكواكب خارج النظام الشمسي إلى أن عدد الكواكب في المجرة لا يقل على الأرجح عن عدد النجوم، بل قد توجد في المتوسط كواكب متعددة حول كثير من النجوم.