獵戶座星雲是一個非常年輕的天體，那裡不但有許多年輕的恆星，而且還有許多星前天體。如1966年在獵戶座星雲中發現黑體溫度只有600K的紅外星，它是一個處於引力收縮中的原恆星，半徑為8個天文單位，品質為6M⊙。在離這個紅外星不遠的地方又發現一個黑體溫度只有70K的紅外星雲，它的角徑大於30″，品質可能為102～103M⊙。後來在這些紅外天體附近又發現了羥基和水分子輻射源。此外，在獵戶座星雲中還發現有一些球狀體，它們的品質約為1M⊙，溫度為10K左右，這也是處於引力收縮階段的原恆星。已觀測到來自獵戶座大星雲的X射線。

獵戶座星雲是幾乎覆蓋了獵戶座勾畫出來的整個天空區域的一個巨分子云的一部分。該星雲的一些最稠密部分吸收可見光，只能用紅外或射電方法觀測到，這些稠密區域包括與恆星誕生有關的熱斑。星雲中有一些恆星，其年齡只有100萬年，它們發出強烈的紫外輻射，正是這些輻射被星雲中的氣體吸收後，並以可見光的形式再輻射出來，從而使星雲明亮。星雲的發光部分是一個電離區。

獵戶座星雲是獵戶星協的核心，在星雲的附近有許多恆星組成一個銀河星團，稱為獵戶座星雲星團，著名的“獵戶座四邊形”聚星就位於星雲之中。在獵戶座星雲星團和獵戶座四邊形中，有許多表面溫度高達幾萬度的O型和早B型的熱星，它們發出的強烈的紫外輻射使星雲受到激發而產生輻射，因此星雲的光譜主要是發射線。射電觀測發現獵戶座星雲以每秒8公里的速度離開獵戶座星雲星團。

該星雲中的許多恆星正處於形成階段，它們的周圍還包裹著一層非常厚密的塵埃雲團。與可見光不同的是，紅外線能夠穿透宇宙中的塵埃物質，這樣天文學家們便可藉助紅外觀測裝置來了解恆星的形成過程。