大约过了一两年，鲁宾意识到，这种竞争不是她想要的研究方式。她希望选择一个感兴趣的领域，但又不是那么热门，不会有很多人关注，这样她就可以在取得成果之前安心于自己的研究而不被打扰。于是，20世纪60年代末和70年代初，她尝试去观测仙女座星系（Andromeda Galaxy，代号M31），重新回到星系动力学研究中。
　　鲁宾和福特使用光谱仪去研究位于螺旋星系不同部分的恒星的光谱。星系盘上的恒星大概在绕中心的圆形轨道上运行。在观测开始的时候，他们预计会观察到星系的运动和太阳系类似：由于星系的质量大部分都集中在星系中心，而这些质量产生的引力决定了旋转的速度，因此靠近星系中心的恒星运动得快，远离星系中心的恒星运动得慢。然而，根据观测绘制的旋转曲线大大出乎他们的意料。他们发现，星系中从里到外的恒星的旋转速度几乎相同。他们又观测了其他的星系，发现它们的旋转曲线没有什么区别。他们为此感到震惊，但并不明白平坦的曲线究竟意味着什么。
　　鲁宾花了很长时间去理解这些旋转曲线的含义。直到有一天，她在纸上画了一些草图，然后突然间就明白了：如果星系外围存在大量不可见的物质，即有一个暗物质晕的话，那么星系的质量就会在星系中各处分布，而不是集中在星系的中央，因此引力所决定的旋转速度也会各处大致相同。
　　暗物质这个概念并非最早由鲁宾提出。1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹威基在分析后发座星系团的星系的多普勒速度时就发现，星系团内的星系移动速度太快，可见物质产生的引力不足以把这些星系束缚在一起。既然星系团没有表现出分崩离析的迹象，那么一定存在不可见的物质——暗物质，把星系团束缚在一起。但是，当时根本没人在意兹威基的结论，他的发现被束之高阁。
　　1975年，鲁宾在美国天文学会的一次会议上宣布螺旋星系中的大部分恒星以大致相同的速度绕星系中心旋转。这个结果暗示，要么牛顿引力定律在宇宙各处中并非普遍适用，要么就是存在她推测的暗物质晕，提供支持外围恒星高速运动所需的引力。既然找不到修正牛顿引力定律的理由，那就只有暗物质这一个选项。
　　虽然目前天文学家仍然没有直接捕捉到暗物质，因此也不清楚暗物质究竟是什么，是一种粒子还是多种粒子，抑或是其他未知的作用机制，但是除了星系动力学外，包括宇宙微波背景辐射和引力透镜在内的其他天文观测也都支持暗物质的存在。在接下来的数十年里，大量的觀测证据都支持鲁宾的结论。
　　根据目前的观测，宇宙中可见的普通物质只占大约5%，另外有26%的暗物质和69%的暗能量。在宇宙演化的过程中，这一比例也在发生变化。暗物质的发现彻底改变了人类对宇宙的认识。暗物质被嵌入到宇宙演化的模型中，成为组成星系的重要成分。人们终于意识到，如果没有暗物质的束缚，也许银河系早就分崩离析，也许人类根本没有机会仰望星空。 　　与性别歧视抗争
　　和很多同时代的女性科学家一样，鲁宾从开始读书的时候就不得不去面对不公和轻视，而她却始终没有因此屈服。在她高中毕业的时候，她告诉物理老师，自己拿到奖学金可以去瓦萨学院读书。物理老师只是说：“只要你远离科学，你就能做得很好。”幸运的是，鲁宾并没有听从他的建议。
　　鲁宾在研究生生涯的初期，曾经有一次前往位于加州的帕洛玛天文台访问，她是最早被允许进入这座天文台的女性之一。但是她发现，那里并没有女洗手间。于是，鲁宾去自己的房间，用纸剪出一个裙子的图案，然后把它贴到了洗手间的门上。她告诉同行的普林斯顿大学的天文学家妮塔·巴科尔：“这边请，现在你有女洗手间了。”巴科尔回忆说：“鲁宾就是这样的人。”
　　虽然一直致力于为女性、特别是天文学界的女性争取权利，但鲁宾也有感到疲惫的时候。她的女儿也是一位天文学家，有一次去日本开会，回来告诉鲁宾说，会上只有她一位女性。鲁宾因此感到有些沮丧，因为从她到她女儿，过了整整一代的时间，情形似乎并没有什么大的变化。
　　数据比名望更重要
　　鲁宾一生获得了很多荣誉。1996年，她获得皇家天文学会金质奖章，是历史上第二位获得这一荣誉的女性天文学家，而此时距离上一位女性天文学家获奖已经过去了168年。第5726号小行星以鲁宾的名字命名，火星上也有以她的名字命名的地貌。但在众多荣誉中，却不包括诺贝尔奖。尽管很多人认为她对暗物质的开创性研究足以获奖，并且生前也是获得诺贝尔奖最有力的女性候选者。但就像其他很多杰出的科学家一样，鲁宾的工作不必一定要用一个奖项来衡量。或许正如华盛顿大学的天文学家埃米莉·勒斯克所说，未曾获得诺贝尔奖不会有损鲁宾的成就，却是诺贝尔奖的遗憾，因为它会永远缺少对如此杰出的成就的认可。
　　1990年，鲁宾曾说道：“名望转瞬即逝，对我来说，我的数据比我的名字更重要。如果天文学家在接下来的一些年里继续使用我的数据，那就是對我最大的褒奖。”鲁宾的4个孩子全部拥有博士学位，除了女儿成为天文学家外，还有2个成为地质学家，1个成为数学家。他们认为，是母亲让科学看起来充满乐趣而令人向往，这也激励了他们投身科学。
　　2016年12月25日，鲁宾逝世于美国新泽西州普林斯顿，享年88岁。她曾经说过：“在我的生命里，没有什么事情能和每晚注视夜空一样有趣。”即使没有获得诺贝尔奖，鲁宾仍然是一个非常幸运的人，因为她的一生都沉浸于自己挚爱的兴趣之中，正如她所希望的一样。她化作永恒的星光，照亮了充满暗物质的宇宙。