Charles Messier descrisse questa galassia come un oggetto nebuloso e irrisolvibile in stelle, vicina a M81 e dalla forma molto allungata; fu osservata anche da Johann Elert Bode nel 1774 e da Pierre Méchain nel 1779. In seguito fu riosservata da John Herschel, che la descrisse come una sorta di "raggio" luminoso dalla composizione che però non poteva conoscere. Lord Rosse rimase colpito da quest'oggetto, descrivendolo in termini entusiastici come una nube percorsa da diverse bande oscure; verso la fine dell'Ottocento fu fotografato per la prima volta e fu descritto come un oggetto visto di taglio. M82 subisce gli effetti gravitazionali della sua galassia vicina, la più grande M81; queste forze mareali hanno deformato M82 fin da circa 100 milioni di anni fa. Queste interazioni hanno causato un forte aumento dei fenomeni di formazione stellare. Nelle regioni centrali di M82 l'area di starburst attiva si estende con un diametro di 500 parsec; otticamente, ci sono quattro regioni di elevata luminosità superficiale, catalogate come A, C, D ed E. Queste regioni corrispondono a ben note sorgenti di raggi X, infrarossi e onde radio; di conseguenza, si crede che siano degli ammassi di starburst oscurati sulla nostra linea di vista. È presente un getto bipolare (o supervento), concentrato sulla regione A e C e rifornito dall'energia emessa da esplosioni di supernova, che avvengono mediamente una volta ogni dieci anni. L'Osservatorio a raggi X Chandra ha rilevato emissioni di raggi X dalla galassia, a circa 600 anni luce di distanza dal suo centro. Alcuni astronomi hanno ipotizzato che M82 contenga il primo buco nero di massa intermedia, circa 200-5000 masse solari, invece dei buchi neri supermassicci comunemente ipotizzati al centro delle galassie, la cui massa si aggira sui 30 milioni di masse solari. Si è per lungo tempo creduto che M82 fosse una galassia di forma irregolare; tuttavia, nel corso del 2005 sono stati scoperti due bracci di spirale simmetrici, ben visibili nelle immagini all'infrarosso della galassia. Questi bracci si originano dalle estremità di una barra centrale, visibile sempre agli infrarossi; sebbene questi bracci siano visibili agli infrarossi, il loro colore naturale è maggiormente blu rispetto al disco, a causa della presenza di molte stelle giovani. Assumendo che la parte settentrionale della galassia sia più vicina a noi, come si spiega in letteratura, il senso di rotazione osservato implica la presenza di bracci trainanti. A causa dell'elevata luminosità superficiale del disco, posto quasi di taglio rispetto alla nostra linea di vista (circa 80°) e della presenza di una complessa rete di filamenti oscuri di polveri visibili nelle immagini ottiche, i bracci di spirale non sono stati mai osservati in precedenza. M82 è la galassia più grande del Gruppo di M81, un gruppo che conta 34 galassie situate nella costellazione dell'Orsa Maggiore; la distanza media di questo gruppo è di circa 11,7 milioni di anni luce, pari a 3,6 milioni di parsec, rendendolo così uno dei gruppi di galassie più vicini al nostro Gruppo Locale. M82 come detto è in interazione con la vicina Galassia di Bode (M81) e NGC 3077; questa interazione ha strappato via alle tre galassie una discreta quantità di gas idrogeno, che ora forma delle strutture a filamenti che collegano le tre galassie. Inoltre, hanno anche causato la caduta di parte di questo gas sulla Galassia Sigaro e di NGC 3077, causando una grande attività di formazione stellare nei centri di queste due galassie.