風車星系

发现

皮埃尔·梅香，M101的发现者，将它描述为：
没有恒星的星云，非常黑暗和巨大，直径约6'到7'，位置在牧夫座的左手和大熊的尾部之间。当人们标示出（定位用的）格子线时，将难以辨识出它。
威廉·赫协尔在1784年补充如下：
“M101在我的7、10、和20-英尺的反射镜下是一个颜色斑驳的云状物，我可以解析开来；所以我可以预期我的望远镜是良好的，或者，render the stars visible of which I suppose them to be composed.”
罗斯勋爵在19世纪后期使用他的72吋牛顿反射镜观察M101，他是第一个详细说明螺旋的结构并且描绘素描图的人。
以现代的仪器要观察螺旋的结构，还是要有足够大的口径，配合非常黑暗的天空，使用低倍率的目镜。

结构和组成

与银河系比较，M101真的是一个大星系，直径17万光年，就几乎是银河系的两倍。对质量所知不多，最常被引用的数值是160亿太阳质量，但这个数值毫无疑问是偏低的，因为M101的低亮度会导致这样的低估。对电离氢区(HⅡ)和自转速度的新认知，认为质量应该在一仟亿至一兆个太阳质量。
另一个值得关注的是这个星系巨大且极端明亮的氢游离区，在相片上大约总共有3,000处之多。氢游离区是在星系之中，因自身的引力下而收缩的高密度氢云气区，到最后，当局部地区的氢原子密度足以因发氢融合反应时，新的恒星就将诞生。理所当然的，氢游离区经常有许多非常明亮和高温的年轻恒星，促使云气呈现蓝色。
在M101的图片上可以看见其中的一边是不对称的，这被认为是在过去曾经和另一个星系发生碰撞所造成的，伴随着重力的潮汐力导致了不对称。另一方面，这次遭遇也增强了M101螺旋臂的密度波，被增强的密度波发挥的作用导致星系间的氢气体被压缩，触发了强烈的恒星形成活动。

可疑的超新星

在太空中的钱卓X-射线天文台最近的探测在M101找到了几个可能是超新星爆炸后的残骸，但还需要进一步的调查。 因为在光学对应源和钱卓X-射线天文台所找到的X射线源的比对上还有些问题。但是，钱卓X-射线天文台在温度在100～400万度℃之间的软X射源图像， 被建议是新类型的中介质量黑洞。

伴星系

M101有五个明显的伴星系：NGC 5204、NGC 5474、NGC 5477、NGC 5585、和Holmberg IV。如上所述，M101和他的卫星星系之间引力的交互作用，可能引发了M101如此庞大的模样，M101也可能造成了他的伴星系NGC 5474的变形。 M101和他的伴星系以及其他多个可能的星系组成M101星系群。。