密度波理论（ density wave theory ），以引力作用下物质流进流出低引力势的旋臂区解释星系旋涡结构的理论。1964年由美籍华裔天体物理学家林家翘和徐霞生在荷兰天文学家B.林德布拉德工作的基础上提出。密度波理论认为，旋涡结构并不是永远由同一批物质组成。它实质上是物质集中处低引力势区的波动状图案。换句话说，旋臂由密度波波峰的迹线构成。波形图案并不与物质相联，而是以不同的角速度运动。相对运动速度平均约30 千米/秒。正是这种运动维持了旋涡星系的规整外貌，也解决了固定物质旋臂因较差自转带来的缠绕困难。

恒星进入旋臂引力势阱后，在那里停留一段时间再随轨道运动出来。星际气体在进入旋臂时受到突然压缩，可能触发恒星形成，从而成功地解释了明亮年轻恒星集中分布在旋臂上的现象。