相对论是一座由狭义相对论和广义相对论共同构建的两层建筑。狭义相对论作为广义相对论的基础，适用于除引力以外的所有物理现象；而广义相对论则揭示了引力定律以及与其他自然力之间的关系。
从古希腊时始，人们就明白要描述物体的运动，需要一个参照物。例如，车辆的运动是以地面为参照，行星的运动则是相对于所有可见的恒星。在物理学中，这种作为空间参照的物体被称为坐标系。伽利略和牛顿的力学定律只有通过坐标系才能得以表述。
要使力学定律有效，坐标系的运动状态必须严格选定，不能随意转动或加速。这种特定的坐标系被称为惯性系。在力学中，惯性系的运动状态并不是由自然界唯一决定的。相反，如果一个坐标系相对于惯性系做匀速直线运动，那么它本身也是一个惯性系。这就是所谓的狭义相对性原理，即这一定义适用于所有自然事件。也就是说，对于任何相对某一坐标系C做匀速平移的坐标系C’，适用于C的普遍自然定律也同样适用于C’。
狭义相对论的第二条原理是“真空中光速不变原理”。这一原理指出，光在真空中总是以固定的速度传播，与观测者或光源的运动状态无关。这一原理得到了电动力学成功的实践验证，物理学家们对其深信不疑。
狭义相对论最重要的结果与体系的惯性质量有关，即体系的惯性依赖于它所含的能量。由此产生了这样的观念：惯性质量就是潜在的能量。质量守恒原理与能量守恒原理相互融合。狭义相对论是麦克斯韦和洛伦兹电动力学的系统发展，但又超越了它自身。
我们不禁要问，物理定律与坐标系的运动状态无关是否仅限于坐标系的匀速平移运动？大自然与我们的坐标系及其运动状态之间究竟有何关系？如果我们必须用自己引入的坐标系来描述自然界，那么选择坐标系的运动状态就不应受到任何限制，定律应与这种选择完全无关（这就是广义相对性原理）。
一个已知的经验事实是，一个物体的重量和惯性受到同一个常数的制约（即惯性质量与引力质量相等）。设想有一个坐标系相对于另一个牛顿意义上的惯性系做匀速转动。根据牛顿的原理，相对于这个坐标系所呈现出的离心力应被视为惯性的效应。这些离心力与物体的质量成正比，就像重力一样。在这种情况下，我们是否可以视这个坐标系为静止的，而把离心力视为引力呢？虽然这种观点似乎显而易见，但经典力学并不支持这种看法。
这一短暂的思考引发了广义相对论的诞生，该理论必须给出引力定律。对这一想法的持续探索证明了我们希望的合理性。要探索这条道路比想象的要困难得多，因为它要求我们放弃欧几里得几何。这意味着固体在空间中排列的定律并不完全符合欧几里得几何为物体指定的空间定律。这就是我们所说的“空间弯曲”的含义。“直线”、“平面”等基本概念因此在物理学中失去了原有的意义。
