Promieniowanie tła jest obecne w przestrzeni od momentu tzw. rekombinacji, która nastąpiła około 400 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. Wtedy temperatura plazmy wypełniającej Wszechświat obniżyła się na tyle, że swobodne elektrony i jądra atomowe (głównie wodoru i helu) połączyły się w neutralne elektrycznie atomy. Gaz takich atomów jest praktycznie przezroczysty dla promieniowania, a w miarę rozszerzania się Wszechświata staje się coraz rzadszy. W niektórych miejscach przestrzeni koncentruje się on, aby utworzyć galaktyki, a w nich gwiazdy, planety i inne nieprzezroczyste obiekty. Odległości między tymi obiektami są jednak o rzędy wielkości większe od ich rozmiarów, co sprawia, że nie absorbują one w sposób istotny mikrofalowego promieniowania tła. Przykładowo, odległość Słońca od najbliższej sąsiedniej gwiazdy (Proxima Centauri) jest kilkadziesiąt milionów razy większa od średnicy Słońca.