Die Spiralgalaxie Messier 61 (NGC 4303) wurde am 5. Mai 1779 von dem italienischen Astronomen Barnaba Oriani entdeckt, als er einen Kometen verfolgte. Er beschrieb das Objekt als "sehr blass, genau wie der Komet". Nur sechs Tage nach Orianis Entdeckung fand sie auch der französische Astronom Charles Messier und nahm das Objekt in seinen berühmten Katalog der kometenähnlichen Nebel auf. Messier hatte M 61 sogar in der selben Nacht wie Oriani beobachtet. Er verwechselte das Objekt allerdings mit dem Kometen. Messier beschrieb M 61 als sehr schwachen und schwierig wahrzunehmenden Nebel.
Messier 61 ist eine Zwischenform einer normalen Spiralgalaxie und einer Balkenspirale vom Hubble-Typ SABc auf die wir direkt von oben blicken (face-on). Sie zählt zu den hellsten und schönsten "kleinen" Balkenspiralgalaxien am Himmel. Mit einer scheinbaren Helligkeit von 9,3 mag und einer Ausdehnung von 6,5 x 5,9 Bogenminuten ist die Galaxie bereits in Ferngläsern und kleinen Teleskopen auffindbar. Die Galaxie ist eines der größten Mitglieder des Virgo-Galaxienhaufens und befindet sich 52,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Virgo-Galaxienhaufens ist eine Ansammlung von bis zu 1.300 Galaxien, die alle durch ihre gegenseitige Schwerkraftkraft zusammengehalten werden. Die Galaxie ist ferner Mitglied der M61-Galaxiengruppe, die sich am südlichen Rand des Galaxienhaufens befinden und zählt zur sogenannten S-Wolke, einer Untergruppe des Virgohaufens. Mit einem Durchmesser von 100.000 Lichtjahre und einer Masse von 70 Milliarden Sonnen ist M 61 in Form und Größe vergleichbar mit unserer Galaxis. Ihr morphologischer Typus deutet auf eine schwach gegliederte Spirale hin, mit der Andeutung einer Ringstruktur und mäßig bis locker gewundenen und leicht abgeknickten bis eckigen Spiralarmen. Ihr Erscheinungsbild wird höchstwahrscheinlich durch die Wechselwirkung mit ihren Nachbarn NGC 4303A (NGC 4301) und NGC 4292 verursacht.
Messier 61 besitzt einen aktiven galaktischen Kern (AGN) vom Seyfert-Typ 2 und vereint auch Merkmale eines LINER-Objekts. Gleichzeitig wird sie als Starburst-Galaxie eingestuft. In ihrem Zentrum befindet sich ein massiver Sternhaufen, mit 100.000 Sonnenmassen und einem Alter von nur 4 Millionen Jahren, sowie ein supermassereiches Schwarzes Loch von etwa 5 Millionen Sonnenmassen. Der junge massereiche Sternhaufen befindet sich nur 10 Lichtjahre vom geometrischen Zentrum der Galaxie entfernt. In der Galaxienscheibe gibt es Hinweise auf massive Sternenstehung, von denen zahlreiche galaktische Nebel und junge Sternhaufen, mit heißen blauen Sternen, zeugen. Ferner besitzt Messier 61, im Gegensatz zu den meisten Spiralgalaxien im Virgohaufen, eine ungewöhnliche Häufigkeit von neutralem Wasserstoffgas. In Messier 61 wurden bisher 6 Supernovae vom Typ II und eine Supernova vom Typ Ia nachgewiesen, die alle eine maximale Helligkeit von 13. bis 14. Größenklasse erreichten: SN 1926A (Typ II), SN 1961I (Typ II), SN 1964F (Typ II), SN 1999gn (Typ II), SN 2006ov (Typ II), SN 2008in (Typ II), SN 2014dt (Typ Ia-pec) sowie SN 2020jfo (Typ II). Das macht sie zu einer der bedeutendsten Galaxien für diese kosmischen Ereignisse. Sie führt die Statistik aller Messier-Galaxien für Supernovaexplosionen an. An Platz zwei steht die helle Spiralgalaxie Messier 83 in der Wasserschlange. Den absoluten Rekord hält allerdings die Galaxie Spiralgalaxie NGC 6946 im Sternbild Schwan.
Messier 61 erscheint unter einem perfekt dunklen Landhimmel im 10x50 Feldstecher bereits als runder Nebelfleck. Mit 3 bis 4 Zoll Öffnung und mittleren Vergrößerungen ist ebenfalls nur ein diffuser runder Lichtfleck erkennbar, dessen Zentrum nur mäßig heller erscheint. Mit Teleskopen von 5 Zoll Öffnung erscheint die Galaxie etwas heller, mit einer sternförmigen Zentralregion. Der Kern scheint dabei etwas nach Süden versetzt zu sein. Mit 6 bis 8 Zoll Öffnung ist M 61 nun deutlich heller, mit einem deutlich kompakten, sternartigen Kern. Das Kerngebiet ist von einem schwächeren, balkenförmigen Halo umgeben. Mit indirektem sehen erscheint die Scheibe leicht gemottelt, vor allem an dessen Rändern. Mit 10 bis 12 Zoll Öffnung tauchen innerhalb der Scheibe, vor allem bei höherer Vergrößerung, schwache und fleckenartige Helligkeitsunterschiede auf. Das sind die ersten Hinweise auf ihre Spiralstruktur. Auffällig hierbei ist der markante, gut definierte und etwas ausgedehnten Kern. Mit Öffnungen jenseits der 14 Zoll erkennt man bei hoher Vergrößerung einen sehr hellen, fast stellaren Kern, der von einem kompakten Halo umgeben ist. Annähernd ist schon sehr leicht die zarte Spiralstruktur, mit dunklen Zwischenräumen, wahrnehmbar. Einer der Arme ist eindeutig länger und zeigt Helligkeitsunterschiede. In unmittelbarer Nähe zu Messier 61 stehen noch die beiden Galaxien NGC 4303 (10,2 mag) und NGC 4303A (13,4 mag), die ebenfalls Mitglieder des Virgo-Galaxienhaufens sind und bereits in mittleren Teleskopen beobachtet werden können.
Messier 61 befindet sich etwas außerhalb der dichteren Regionen des Virgohaufens, knapp 8 Grad nordwestlich von Porrima (Gamma Vir, 2,7 mag) und 1 ¼ Grad nordnordöstlich von 16 Vir (5,0 mag). Um M 61 aufzusuchen, betrachten wir die Verbindungsstrecke zwischen Auva (Delta Vir, 3,4 mag) und Ny Vir (4,0 mag). Die Galaxie steht auf halbem Wege etwas unterhalb dieser Strecke. Im Sucherteleskop oder im Fernglas sind an dieser Stelle die beiden Sterne 17 (6,5 mag) und 16 Virginis zu sehen. 16 Vir bilden mit drei Sternen der 8. Größenklasse eine markante Raute. Messier 61 liegt zwischen diesem Sternenpaar, knapp 1,2 Grad nördlich von 16 Vir.
Die Galaxie ist am besten in den Frühlingsmonaten beobachtbar, wenn das Sternbild Jungfrau hoch am Himmel steht. Mitte April kulminiert M 61 gegen Mitternacht, in einer Höhe von 43 Grad über dem Südhorizont.