宇宙がビッグバンから始まったことを示す代表的な証拠として、宇宙マイクロ波背景放射が知られているが、ニュートリノは宇宙誕生約1秒後に他の粒子との熱平衡から外れ、その後はほとんど相互作用することなく宇宙空間を自由に伝播する。その結果、現在の宇宙には温度約1.9 K、密度は各ニュートリノの種類（フレーバー）あたり約110個/cm³で存在すると予言されており、これらは宇宙背景ニュートリノと呼ばれる。しかし、そのエネルギーは極めて低いため相互作用断面積も非常に小さく、実験による直接検出は極めて困難である。

これとは別に、過去の超新星ニュートリノが蓄積された超新星背景ニュートリノの存在も予言されているが、こちらは数～数十MeVのエネルギーをもつため、実験的な検出が期待されている。