1905年愛因斯坦給出了狹義相對論。按照狹義相對論，運動的尺會縮短，運動的鐘會變慢，這是狹義相對論的「尺縮鍾慢」效應、尺縮鍾慢的意思是，當你測量一個距離，比如地球到月球的距離，你靜止的時候測量到的地月距離是l，當你駕著飛船從地球高速飛向月球時測量到的距離就會小於l，並且速度越大測量到的地月距離就越短。
狹義相對論有一條基本原理叫相對性原理，意思是物理規律在所有的慣性系中具有相同的表現形式。愛因斯坦沒有止步於狹義相對論，因為物理學中有慣性系也有非慣性系，狹義相對論並不能深入到非慣性系中。1911年愛因斯坦在進一步思考的時候有了他「一生中最有價值的想法」，那就是一個人在做自由落體運動時不會感到有重力作用。1915年愛因斯坦在此基礎上給出了「等效原理」，即引力場等同於以適當加速度運動的參考系。處在引力場中的物體如果選擇合適的參考系，它的運動方程中就不會有引力項。這樣狹義相對論的相對性原理就可以推廣到所有的參考系，即物理規律在所有的參考系中都有相同的表現形式。在此基礎上愛因斯坦給出了廣義相對論。
廣義相對論的一個結論是時間在引力場中會變慢。為什麼會變慢，可以從如下的角度簡單地去理解：高速的運動會使時間變慢，那麼強引力場對物體的加速也能夠使時間變慢。比如地面附近的引力場比地球同步衛星軌道處的引力場強，這就意味著地面上和地球同步衛星軌道上的時間流逝快慢不一樣。只不過地球的引力比小，這點差距一般不被人察覺。
事實上現在的地球衛星往往要根據相對論對時間進行修正，比如離地2萬千米高度的GPS衛星在以1.4萬千米每小時的速度高速飛行。按照狹義相對論的運動的鐘變慢，它每天慢7微秒；按照廣義相對論，處在距離地面2萬千米的弱引力場中，衛星每天會快45微秒。如果不對此進行修正，會限制導航的精度。
若是到了很強的引力場附近，引力導致的時間變慢會非常明顯。一個典型的例子就是黑洞，黑洞附近有強大的引力，如果一位太空人不幸墜向黑洞的視界內部，黑洞強大的引力會讓地球上的人感覺到太空人的時間變得極其慢，即使經過億萬年也不會墜入黑洞的視界，好像固定在了黑洞視界處似的。而在太空人看來，他的時間並沒有變慢，自己已經做好了撞入黑洞內部奇點的準備。一些科幻片就經常借用黑洞附近的時間變慢進行各種幻想，其背後的理論依據就是廣義相對論的強引力會使時間變慢。