La composante sombre.
La composante la plus énigmatique et la plus massive du halo est sans conteste le halo de matière sombre. Sa présence, bien qu'invisible aux télescopes, est déduite de ses effets gravitationnels considérables. C'est cette structure qui constitue l'essentiel de la masse totale de la galaxie, un fait révélé de manière spectaculaire par la dynamique de rotation du disque. Sans ce halo massif, dont la masse peut être dix à vingt fois supérieure à celle de toute la matière ordinaire, les parties externes du disque, tournant à grande vitesse, se disperseraient dans l'espace intergalactique. Ce halo de matière sombre est la matrice gravitationnelle primordiale au sein de laquelle la matière ordinaire a pu s'effondrer et se refroidir pour former une galaxie. Les simulations cosmologiques actuelles montrent que sa distribution de densité n'est pas uniforme; elle présente une sous-structure complexe, un enchevêtrement de grumeaux et de filaments denses qui sont les restes de halos plus petits ayant fusionné. Cette vision d'un halo de matière sombre granuleux est fondamentale. Elle révèle que qu'un halo galactique n'est pas une mer calme, mais d'une structure dynamique qui continue d'accréter de la matière et de petits halos satellites au fil de l'histoire cosmique.

Composante stellaire.
Le halo stellaire, quant à lui, est la partie la plus directement observable de cette enveloppe. Il se présente comme une population d'étoiles très diluée et de forme sphéroïdale, qui domine les régions loin au-dessus et au-dessous du plan du disque. Contrairement à la plupart de celles du disque, ces étoiles sont sont extrêmement âgées, et pour la plupart formées il y a plus de dix milliards d'années, ce qui en fait des fossiles cosmiques. Elles sont pauvres en éléments lourds, leur métallicité pouvant être des milliers de fois inférieure à celle du Soleil, ce qui indique qu'elles sont nées à partir d'un gaz primordial presque vierge, avant que le milieu interstellaire ne soit enrichi par des générations successives d'étoiles. Leur cinématique est bien différente de la rotation ordonnée du disque : elles orbitent sur des trajectoires très excentriques, inclinées de manière aléatoire, et leur distribution de vitesses est soutenue par une forte dispersion, preuve qu'elles ne participent pas à la rotation générale. Le halo stellaire est en réalité un cimetière bâti par le cannibalisme galactique. Sa construction se fait par la dislocation progressive de petites galaxies satellites qui se sont approchées trop près de la galaxie hôte. Déchiquetées par les forces de marée, ces galaxies laissent derrière elles de longues traînées d'étoiles, des courants stellaires qui, au fil de milliards d'années, se mélangent et se dissipent pour former ce halo diffus. 

Les composantes gazeuses.
Gaz chaud et diffus.
Enveloppant le disque et se confondant à grande échelle avec le halo de matière sombre, on trouve une composante gazeuse extrêmement chaude et diffuse : le milieu circumgalactique. Ce gaz, porté à des températures de millions de degrés par des ondes de choc et l'injection d'énergie des supernovae, est principalement détectable dans le domaine des rayons X pour les galaxies les plus massives. Ce halo de gaz chaud joue un rôle de poumon galactique, régulant l'écosystème de la formation stellaire sur des milliards d'années. Il est le réceptacle de la matière expulsée violemment du disque par les vents stellaires et les explosions de supernovae, un phénomène de rétroaction qui enrichit le halo en éléments lourds synthétisés au coeur des étoiles. Inversement, ce gaz chaud, en se refroidissant lentement, peut recondenser et pleuvoir sur le disque, lui fournissant le carburant neuf nécessaire à la formation de nouvelles générations d'étoiles. Ce cycle de matière baryonique, entre le disque et son halo, est au coeur de notre compréhension de l'évolution galactique.

Gaz froid et diffus.
L'une des découvertes majeures des dernières décennies est la présence d'un immense réservoir de gaz diffus et froid s'étendant bien au-delà de tout le reste. Les halos ne se contentent pas d'héberger du gaz chauffé à des millions de degrés; on y détecte également des nuages de gaz froid, principalement de l'hydrogène neutre, survivant dans cet environnement hostile. Ces nuages à grande vitesse, dont l'origine est plurielle, peuvent être les résidus de la formation de la galaxie, des fragments de gaz arrachés à des satellites en interaction ou encore des condensations issues du refroidissement du milieu circumgalactique chaud. Leur existence est primordiale car ils représentent une source directe de carburant frais et pauvre en métaux capable d'alimenter la formation stellaire dans le disque sur le très long terme, expliquant ainsi comment certaines galaxies spirales ont pu maintenir une activité de formation d'étoiles pendant la quasi-totalité de l'âge de l'univers.