Lực hấp dẫn không trực tiếp bẻ cong ánh sáng. Thay vào đó, trường hấp dẫn cao có thể gây ra sự bẻ cong trong không-thời gian, khiến ánh sáng di chuyển dọc theo các đường dẫn không-thời gian bị bóp méo.
Trong khi các photon không có khối lượng nghỉ, chúng có động lượng, cho phép tương tác của chúng với không-thời gian. Trong khi lực hấp dẫn là một lực trong mô hình Newton, nó là kết quả của sự cong vênh vốn có về hình dạng của vũ trụ bởi các vật thể khối lượng lớn trong thuyết tương đối rộng. Tất cả các đường chuyển động, bao gồm cả chuyển động của ánh sáng, đều bị biến dạng bởi hình dạng cong vênh này.
Sự bẻ cong ánh sáng này dẫn đến hiệu ứng thấu kính hấp dẫn, trong đó sự hiện diện của vật chất giữa nguồn sáng và người quan sát dẫn đến sự bẻ cong ánh sáng về phía cơ thể khi nó truyền đến người quan sát. Vật chất giao thoa càng có khối lượng lớn và dày đặc thì không gian-thời gian giữa nguồn và vật quan sát càng bị biến dạng và hiệu ứng thấu kính hấp dẫn càng rõ rệt.
Sự bẻ cong ánh sáng cũng có thể gián tiếp là kết quả của gia tốc trực giao tương đối tính. Ví dụ, một người quan sát cầm đèn pin theo phương ngang trong thang máy đang chuyển động lên trên với gia tốc cực lớn sẽ nhận thấy chùm tia lệch xuống dưới. Điều này là do gia tốc và lực hấp dẫn là tương đương nhau trong thuyết tương đối rộng. Hiện tượng này được gọi là sự tương đương về nguyên lý và đã được sử dụng trên các hệ thống cơ học vi điện tử trên các vệ tinh quay quanh quỹ đạo.
