黑洞的發現是一箇結合了理論預測和觀測證實的過程，具體發現方式包括：
理論預測。黑洞的概念最初由物理學家約翰·米歇爾在18世紀提出，他認爲如果物體的速度達到一定程度，就無法逃離其引力。卡爾·施瓦茨席爾德在1916年使用愛因斯坦的廣義相對論預言了黑洞的存在。此後，羅傑·彭羅斯和斯蒂芬·霍金進一步證明了黑洞是廣義相對論的必然結果。
觀測發現。通過觀測特定天體現象，如X射線源、星系中恆星的異常軌道、以及黑洞合併產生的引力波，科學家間接或直接地探測到了黑洞的存在。例如，黑洞周圍的物質被強大的引力吸引而向黑洞墜落時，會發射出強大的X射線。
直接成像。2019年和2022年，人類分別公佈了M87星系中心和銀河系中心黑洞的照片，這些直接成像技術爲黑洞的存在提供了強有力的證據。
總的來說，黑洞的存在是通過理論預測、間接和直接的觀測證實以及近年來的直接成像技術共同確認的。