Thuyết tương đối của Einstein phát biểu rằng vật chất và năng lượng có thể hoán đổi cho nhau, và lượng năng lượng trong một phần vật chất bằng khối lượng của nó nhân với tốc độ ánh sáng bình phương, mà Einstein đã biểu thị trong phương trình: E = mc². Thuyết tương đối cũng nói rằng không gian và thời gian là các khía cạnh của một cấu trúc duy nhất được gọi là liên tục không-thời gian và lực hấp dẫn không phải là lực kéo mà là sự thay đổi chuyển động của các vật thể do độ cong của không gian.
Albert Einstein đã xuất bản hai bài báo về chủ đề thuyết tương đối. Ông xuất bản bài báo đầu tiên về thuyết tương đối hẹp vào năm 1905 và bài báo thứ hai về thuyết tương đối rộng vào năm 1915. Trong thuyết tương đối hẹp của mình, Einstein đã giải thích tốc độ của các vật thể so với tốc độ của người quan sát như thế nào, và không có hệ quy chiếu nào trong vũ trụ để xác định tốc độ tuyệt đối của một vật thể; do đó, tốc độ luôn là tương đối. Ngoại lệ của quy tắc này, theo Einstein, là tốc độ ánh sáng, luôn luôn không đổi, bất kể tốc độ của người quan sát. Những phát hiện này đã khiến Einstein suy luận rằng khối lượng của một vật thể tương đối với tốc độ của nó. Một vật chuyển động càng nhanh thì khối lượng của nó càng lớn. Ngoài ra, thời gian trôi qua tương đối với tốc độ của một vật thể. Vật thể di chuyển càng nhanh thì thời gian vật thể đó trôi qua càng chậm.
