星系的红外辐射主要由三种成分组成。第一种来自恒星光球，峰值在1～3微米，主导着大多数星系的能量输出。星际气体中原子和离子精细结构跃迁产生的发射线，在某些红外波长也贡献了可测量的辐射。还可看到分子转动谱线以及振动–转动谱线。这些谱线对星系总红外光度的贡献约百分之几。第二种辐射主要是尘埃的热辐射，波长大于3微米。第三种来自活动星系核，辐射机制见活动星系核。尘埃是星周物质和星际介质的重要成分。它吸收恒星或其他能源短波辐射的光子，然后在红外波段再辐射出去，其波长取决于尘埃所处的环境。温度约1 000K的星周热尘埃，辐射峰值波长为3微米。温度低于20K的星际空间冷尘埃，辐射波长大于150微米。这种定态辐射的尘埃颗粒较大，约0.1微米。还有一种星际尘埃颗粒很小，约0.001微米，其加热和冷却非常迅速，对星系红外辐射有显著贡献。这种非定态辐射的波长小于30微米。1960年后红外天文学诞生时即已知道，有的星系红外辐射远超过恒星光球所能产生的值，如M82和NGC1068的红外辐射就远高于其可见波段。1980年红外天文卫星(IRAS)巡天发现了几千个红外亮星系。在100兆秒差距以内的近宇宙，极亮红外星系的空间密度比同光度的类星体还高。红外亮星系通常是尘埃丰富的旋涡星系。红外辐射占总光度的比例与其产生的环境和尘埃含量有关。仙女星系M31的红外辐射主要来自质量约106M⊙的星周尘埃，占总光度的10％。银河系的红外辐射主要来自质量约107M⊙的分子云复合体，占总光度的50％。极亮红外星系Arp220的红外辐射主要来自质量约108M⊙的核周（距中央1千秒差距）尘埃，占总光度的98％。后两种情况下，尘埃内都有大质量的年轻热星正在或新近形成。这些热星的短波辐射被尘埃吸收后在红外再辐射。这样这些星系的红外光度就代表了新形成恒星的总光度，进而可计算出过去1亿年内的恒星形成率。红外亮星系中相互作用系统的比例随光度增加，红外光度大于1012L⊙的极亮红外星系中相互作用和并合系统达到100％。这表明相互作用和并合过程中通过云–云碰撞产生激波，对于触发星暴因而增加红外光度是非常重要的。椭圆星系中观测到的红外辐射表明，其中有104～105M⊙的尘埃，其来源可能是演化晚期恒星的抛出物，或是旋涡星系的并合。