相対性理論
特殊論・一般論ともアルベルト・アインシュタインにより記述された。まず、等速運動する慣性系の間において物理法則は互いに不変であるはずという原理（相対性原理）と光速度不変の原理から導かれたのが、特殊相対性理論である（1905年）。特殊相対性理論は、時間と空間に関する相互間の変換が、相対速度が光速に近づくと、従来のいわゆる「ニュートン時空」的に信じられていたガリレイ変換の結果とは違ったものになること、そういった場合にはローレンツ変換が正しい変換であることを示した（「ミンコフスキー時空」）。
観測的宇宙論
1916年にアインシュタインにより一般相対性理論が発表され、一様等方宇宙の仮定のもとでは宇宙が膨張、収縮するフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー計量（FLRW計量）が得られた。アインシュタインは宇宙は永遠不変という信念のもとに宇宙項をアインシュタイン方程式に付加することにより、時間不変な宇宙の厳密解を導出した。