Els neutrins es troben entre les partícules més abundants a l'univers. Tot i això, la dificultat per detectar-les fa que la física de neutrins compte amb nombroses preguntes obertes. A més, el fet que tinguen massa prova que el Model Estàndard de la Física de Partícules és una teoria incompleta i, per tant, necessita ser estesa. Aquesta tesi se centra en l’estudi de les propietats dels neutrins a partir de les dades recollides en experiments en diversos laboratoris i d’observacions cosmològiques. Així mateix, recull estudis de sensibilitat de futurs experiments de neutrins. La primera part de la tesi presenta l’estat actual de la determinació dels paràmetres d’oscil·lació, l’ordenació de les masses i la seua escala absoluta. Per això, es combinen dades d'experiments que mesuren transicions de sabor entre neutrins, mesures de desintegracions beta, cerques de desintegracions beta dobles sense emissió de neutrins i observacions cosmològiques. La segona part està dedicada a l’estudi d’altres propietats dels neutrins, que són predites habitualment en models de massa. Entre els temes que s'aborden es troben la precessió spin-sabor dels neutrins solars i el moment magnètic dels neutrins, les interaccions no estàndard dels neutrins amb els quarks i la invariància CPT. Pel que fa a la cosmologia, s'estudia l'impacte de les interaccions no estàndard entre neutrins i electrons i la no unitarietat de la matriu de mescla en el procés de desacoblament dels neutrins i el plasma còsmic. Finalment, la tercera part de la tesi explora possibles connexions entre els neutrins i la matèria fosca. L'existència de matèria fosca ha estat provada de manera indirecta a través d'efectes gravitacionals però la seua naturalesa és encara una incògnita. Aquesta tesi inclou dos estudis en què els neutrins podrien demostrar l’existència de matèria fosca. En el primer cas, es prediu el flux de neutrins esperat si la matèria fosca estiguera formada per forats negres primordials. En el segon cas, s’estudia com l’acoblament entre els neutrins i un escalar ultralleuger, que formaria la matèria fosca de l’univers. D'aquesta manera, la tesi recull una varietat d'aspectes fenomenològics relacionats amb els neutrins, les propietats i la possible relació amb la matèria fosca a través de l'estudi d'aquestes partícules en laboratoris i del seu paper en l'evolució de l'univers.
