To je teoretični okvir, ki pojasnjuje obnašanje vesolja na ravni, ki je na ravni galaksij, planetov, zvezd in solarnih sistemov ter drugih nebesnih teles. Vsaka teorija gibanja, ki poskuša razložiti, kako se hitrosti (in z njimi povezani pojavi) razlikujejo od enega opazovalca do drugega, bi bila teorija relativnosti.
Tako teorija splošne teorije relativnosti kot posebna teorija relativnosti. Oboje je v začetku 20. stoletja predstavil znanstvenik Albert Einstein.
Dva teorije relativnosti postavil temelje za sodobne fizike in hvala za njih smo lahko bolje razumeti delovanje vesolja, kot tudi strukturo prostora in časa.
Teorija posebne relativnosti: Najprej piše: da je svetlobna hitrost konstanta, to pomeni, da se ne glede na referenčni okvir hitrost svetlobe ne spremeni.
Podobno obstajajo tudi druge konstante: električni naboj in faza vala.
Drugič: Einstein izjavlja, da obstaja četrta dimenzija: čas je torej vesolje znotraj tistega, čemur se danes reče kronotop ali prostor-čas, to poleg stalnice pomeni konstanto: razdalja med katerima koli točkama v vesolju prostor-čas se ne spreminja, da se to zgodi, če se dve točki razmakneta, se čas in prostor popačita in ohranjata prostor-čas konstantno.
Tretjič: masa in energija sta enakovredni, iz česar izhaja enačba E = mc2, kar bi pomenilo, da je energija telesa (v mirovanju) enaka masi telesa, pomnoženi s svetlobno hitrostjo, dvignjeno na drugo moč.
Četrto: Lorensove transformacije, ki so bile matematična zanimivost, saj jih praktično vsi sodelavci in matematiki poznajo, vendar so natančno vedeli, kako jih uporabiti, je Einstein uporabil namesto Galieovih transformacij (Newton) za razlago relativnega gibanja in z njimi doseči, da se masa, dolžina predmeta in čas spreminjajo s hitrostjo, z drugimi besedami, razložijo izkrivljanje prostora-časa. Ker so Galilejeve transformacije poseben primer Lorentzovih transformacij, bi lahko rekli, da je Newtonova mehanika poseben primer relativistične mehanike (ali teorije relativnosti).
Petič: opazovalec ne more razlikovati, ali je njegov referenčni okvir mobilen ali statičen, razen če pride do pospeševanja.
Šestič: Zakoni vesolja veljajo enako v katerem koli inercialnem okviru.
To je postalo potrebno, ko nekaterih nepravilnosti v vesolju ni bilo mogoče razložiti v skladu z Newtonovo mehaniko ali klasično fiziko. Ima nekaj predhodnikov, kot so Lorenzove transformacije, dejstvo, da se hitrost svetlobe ne spremeni v nobenem referenčnem okviru, dejstvo, da Merkur odstopa od orbite, ki sta jo napovedala Kepler in Newton, ne da bi obstajalo drugo telo, ki bi ga pritegnilo. Nekaj jih ni bilo sonce.
