牛頓在１７世紀８０年代首次總結出了物體的運動定律。根據這些定律，不同的運動可以按照簡單的算術法則相加起來。假設有一列火車以每小時２０公里的速度從你身邊駛過，而車上又有個孩子以每小時２０公里的速度向列車行進方向拋擲一隻小球。在和列車一起前進的這個孩子看來，小球的速度是每小時２０公里。而在你看來，火車的運動要和小球的運動加在一起，結果，小球就以每小時４０公里的速度運動了。
所以，你能夠看出，不能單單就小球來確定它的速度。速度是相對於某個特定觀察者而言的。任何一種試圖解釋速度（及有關的其它現象）在不同觀察者看來的變化情況的運動理論，都是一種「相對論」。
愛因斯坦的與眾不同的相對論源於這樣一件事實：在火車上扔小球的這種做法，似乎對於光就不再適用了。光是能夠順著或逆著地球的運動方向運動的。在前一種情況下，它似乎會傳播得比後一種情況下快。這正像飛機在順風飛行時相對於地面的速度要比逆風飛行時高一些一樣。然而，對光速所進行的最精密的測量表明，無論發光的光源如何運動，光速永遠是不變的。
因此，愛因斯坦宣稱：假設光在真空裡的速度已經測得，那麼，它將永遠保持這個速度不變（每秒３０萬公里），在任何情況下都是如此。對於這一設想，宇宙間的各種定律相應地又該怎樣安排呢？
愛因斯坦發現，為了保證光速是一個恆量，人們必須接受許許多多出乎意料的事情。
他發現，隨著物體運動速度的增加，物體在運動方向上會變得越來越短，直到在達到光速時，長度變到零為止；與此同時，物體的質量會變得越來越大，在達到光速時，質量會變為無窮大。他還發現，當物體的運動速度越來越小時，在運動物體上時間流逝的速度也會不斷減小，而在達到光速時，時間就會完全停止。他又發現，質量等價於一定的能量，能量也等價於一定的質量，等等。
他把上述對勻速運動物體的所有規律歸納起來，並於１９０５年以「狹義相對論」的名稱予以發表。１９１５年，他又在討論變速運動物體的規律方面得出了更為深奧的結果，同時還對引力作用進行了一番新的表述。這些成果被稱為「廣義相對論」。
只有當物體有很大的運動速度時，愛因斯坦所預言的某些變化才能被人們所察覺。亞原子粒子就有這樣的速度。人們對亞原子粒子進行觀測，發現愛因斯坦的預言是正確的，而且還是十分正確的。老實說，如果愛因斯坦的相對論是錯誤的，我們那些轟擊原子的裝置就無法運轉，原子彈也不會爆炸，某些天文觀測也無法進行了。
不過，在通常的速度下，愛因斯坦所預言的各種效應都是極小的，因此可以被忽略掉。這時，牛頓定律的簡單的算術加法就起作用了。由於在我們所處的環境中，牛頓定律總是適用的，因此，它們被我們看作是一種「常識」。而愛因斯坦的定律卻被看成「不可思議的」。