円盤銀河において、銀河円盤の星やガスは銀河中心の周りを同じ方向に回転している。回転速度を銀河中心からの距離の関数として描いたものを回転曲線という。多くの円盤銀河では、回転曲線は銀河中心から剛体回転のように立ち上がって数 kpcの距離で最大値となり、その先は円盤の端までほぼ水平を保つ。回転曲線の水平な部分では、より内側にある星やガスのほうが早く一周する（差動回転）。明るい銀河ほど回転速度は大きく、天の川銀河（銀河系）では 200 km s^-1 程度である。銀河円盤の星の表面輝度はほぼ指数法則に従って外側ほど低下するため、もし回転速度が円盤の星の重力だけで決まっているとすると、回転速度も外側ほど小さくなるはずである。実際は、ダークマターでできた重いハロー成分（ダークマターハロー）が存在しており、回転速度は実質的にダークマターハローの重力で決まっている。ダークマターハローの質量は中心からの距離にほぼ比例するため、回転曲線が水平になる（平坦な回転曲線）。
円盤銀河が回転していることは1914年にスライファー（V.M.Slipher）によって初めて報告された。渦巻銀河の回転曲線が外側までほぼ水平であることは、1970-80年代に星生成領域の放つ電離ガスの輝線や 中性水素ガスの21cm線の観測により明らかになった。詳細な観測が可能な銀河系やアンドロメダ銀河などでは、中心に極めて近い部分において、回転速度は中心に向かって逆にケプラー運動のように増加することが知られており、中心部に大質量のブラックホールがあることの証拠とされる。