愛因斯坦最大的貢獻是在牛頓萬有引力基礎之上把空間與時間聯繫起來，認為其不可分割，並稱為四維時空，從而建立了廣義相對論。大質量物體比如地球、太陽、星系，都會因為自身龐大的重量把周圍平滑時空彎曲。而當物體在彎曲的大質量空間運動的時候，比如地球圍繞太陽、衛星圍繞地球運動的時候，由於空間彎曲，直線運動就變成彎曲運動，這就是萬有引力基礎上的相對論時空彎曲。同時愛因斯坦相對論預言了光在太陽等大質量天體下的彎曲，運動的物體壽命延長等，這些都獲得了驚人的驗證。
愛因斯坦預言任何物體周圍都存在引力場，而引力場存在於彎曲的時空裡。引力場是通過引力波傳播，而引力波是通過引力子使物體相互吸引的。
引力子：引力子又稱重力子，在物理學中是一個傳遞引力的假想粒子（目前仍未知是否真正存在）。為了傳遞引力，引力子必須以永遠相吸、作用範圍無限遠及以無限多的形態出現。從量子引力的觀點出發，引力子是必定存在的，引力能量可以是一份一份的，引力能量必須由引力子作為載體將能量傳遞到無限遠處，這是存在引力子的一種理由。
從量子理論角度，電磁學可用光子來解釋，弱核力和強核力可用量子化的單獨粒子傳遞來解釋：人們希望量子理論能解釋萬有引力相互作用，所以科學家們假想有一種未發現的引力存在，其性質與光子類似。
引力子同其它媒介子一樣，是傳遞能量的粒子。例如光子，光子是一種傳遞電磁波能量的媒介子，引力子與光子的行為極其類似，它以傳遞引力波能量而存在。在宇宙中，引力波實質上是引力的擾動。
科學家們認為天體的旋轉、坍縮、相撞等方式都會產生引力波，引力波在宇宙中是普遍存在的，因此必定存在引力子，這是引力子存在的另一個理由。有人認為宇宙必然存在引力子，否則宇宙就不是人們看到的目前這個狀態。正如霍金認為那樣：因為萬有引力等物理世界定律的存在，宇宙自身能夠從無到有、自我創造。正是宇宙定律，宇宙的自身是宇宙存在、並誕生生命的原因。
引力波：引力波是廣義相對論中的預言。引力波是以波動形式和有限速度傳播的引力場，按照廣義相對論，加速運動的質量會產生引力波，引力波是流體力學中另一種性質迥異的波動。目前對引力波的解釋有多種，在弦理論的理論中引力被定義為自由的閉弦，可以被傳播到宇宙膜外的高維空間以及其他的宇宙膜。
引力波在真空中以光速傳播，引力波直接聯繫著波源整體的宏觀運動，因為攜帶能量，且引力波的強度很弱，物質對引力波的吸收效率極低，直接觀察極為困難，而不像電磁波那樣來自單個原子或電子運動的疊加。因此引力輻射所揭示的信息與電磁輻射觀測到的完全不同。如果比較波長與波源尺寸的關係，宇宙間的引力波並不像電磁波那樣波長比波源尺寸小很多，這使得引力波天文學通常不能像電磁波天文學那樣對波源進行拍照成相。
天文學家通過觀測雙星軌道參數的變化來間接驗證引力波的存在。
例如，雙星體系公轉、中子星自轉、超新星爆發以及理論預言的黑洞的形成、碰撞和捕獲物質等過程都能輻射較強的引力波。從1974年到1978年底，科學家們在波多黎用天文望遠鏡，對一萬五千光年外遠的射電脈衝雙星進行了觀測，間接地證實了引力波存在。
2012年8月一組天文學家研究團隊，通過觀察由一個相互圍繞旋轉的白矮星，發現了奇特的時空漣漪。
根據該研究小組的成員、來自史密森天體物理天文臺的研究人員沃倫·布朗（WarrenBrown）介紹：「這個發現結果是引力波效應探測上最強的信號，而且受到的幹擾也最小。」這顆白矮星雙星系統靠得非常近，其編號為SDSSJ065133.338+284423.37，每13分鐘就能完成一次軌道周期，它們的距離相當於地球到月亮的三分之一距離。愛因斯坦的廣義相對論中就預言了宇宙空間中的移動天體可以對時空構成影響，形成其被稱為引力波的時空漣漪，引力波的產生意味著這個白矮星雙星系統能量在降低，因為引力波帶走了一些能量，這樣演化下去的結果便是它們的軌道越來越靠近，旋轉得越來越快。
研究人員認為相較於2011年4月對J0651白矮星雙星系統的探測結果，科學家們發現了相互遮掩的周期加快了。從這些探測結果中，科學家們可以對J0651白矮星雙星系統中的引力波探測，推斷出其軌道的衰減程度，可在將來直接探測到。最終這兩個白矮星在200萬年後就發生合併。
雖然科學家發現脈衝中子星、白矮星的波動現象，但是現實中也可能是其他現象引起的假象，被人為地認為是引力波引起的。這種現象有可能是磁力波，也有可能是粒子或者粒子流引起的反應。