To je teoretski okvir koji objašnjava ponašanje svemira na razini, odnosno na razini od galaksija, planeta, zvijezda ili solarnih sustava i drugih nebeskih tijela. Svaka teorija kretanja koja pokušava objasniti način na koji se brzine (i srodni fenomeni) razlikuju od jednog promatrača do drugog bila bi teorija relativnosti.
I teorija opće teorije relativnosti i posebna teorija relativnosti. Oboje je uveo znanstvenik Albert Einstein početkom 20. stoljeća.
Dvije teorije relativnosti postavio temelje za moderne fizike i zahvaljujući njima smo mogli bolje razumjeti funkcioniranje svemira, kao i strukturu prostora i vremena.
Teorija posebne relativnosti: Prvo kaže: da je brzina svjetlosti konstanta, tj. Bez obzira na to koji se referentni okvir koristi, brzina svjetlosti se ne mijenja.
Slično tome, postoje i druge konstante: električni naboj i faza vala.
Drugo: Einstein izjavljuje da postoji četvrta dimenzija: vrijeme, dakle, svemir je unutar onoga što se danas naziva kronotop ili prostor-vrijeme, to čini konstantu, osim prethodne: udaljenost između bilo koje dvije točke u svemiru ne razlikuje se u prostor-vremenu, da bi se to dogodilo, ako se dvije točke razdvoje, vrijeme i prostor su iskrivljeni, održavajući prostor-vrijeme konstantnim.
Treće: masa i energija su ekvivalentne, iz čega proizlazi jednadžba E = mc2, što bi se pretvorilo u to da je energija tijela (u mirovanju) jednaka masi tijela pomnoženoj sa brzinom svjetlosti podignutom na drugu snagu.
Četvrto: Lorensove transformacije, koje su bile matematička zanimljivost budući da ih praktički svi suradnici i matematičari znaju, ali su točno znali kako ih koristiti, Einstein je upotrijebio umjesto Galieovih transformacija (koje je koristio Newton) kako bi objasnio relativno kretanje i pomoću njih kako bi se postiglo da se masa, duljina predmeta i vrijeme mijenjaju brzinom, drugim riječima, objašnjavaju iskrivljenje prostora-vremena. Kako su Galileove transformacije poseban slučaj Lorentzovih transformacija, mogli bismo reći da je Newtonova mehanika osobiti slučaj relativističke mehanike (ili teorije relativnosti).
Peto: promatrač ne može razlikovati je li njegov referentni okvir pokretni ili statični, osim ako se ne dogodi ubrzanje.
Šesto: zakoni svemira primjenjuju se jednako u bilo kojem inercijalnom okviru.
Postalo je neophodno kada se određene anomalije u svemiru nisu mogle objasniti prema Newtonovoj mehanici ili klasičnoj fizici. Ima neke prethodnice kao što su Lorenzove transformacije, činjenica da se brzina svjetlosti ne mijenja ni u jednom referentnom okviru, činjenica da Merkur odstupa od orbite koju su predvidjeli Kepler i Newton, a da ne postoji drugo tijelo koje bi ga privuklo. Nije bilo sunce da nabrojimo neke.
