Opća teorija relativnosti je znanstvena teorija koja opisuje interakciju tvari, energije, vremena i prostora. Prvi ju je objavio Albert Einstein 1917. kao proširenje svoje teorije specijalne relativnosti. Opća teorija relativnosti tretira prostor i vrijeme kao jedinstveni četverodimenzionalni “prostor vrijeme”; prema općoj relativnosti, materija deformira geometriju prostor-vremena, a deformacije prostor-vremena uzrokuju kretanje materije, što vidimo kao gravitaciju.
Osnovna pretpostavka opće relativnosti je da su sile uzrokovane gravitacijom i sile uzrokovane ubrzanjem ekvivalentne. Ako je zatvorena kutija podvrgnuta ubrzanju, niti jedan pokus napravljen unutar kutije ne može reći miruje li kutija unutar gravitacijskog polja ili se ubrzava kroz prostor. Ovo načelo, da su svi fizikalni zakoni isti za ubrzane promatrače i promatrače u gravitacijskom polju, poznato je kao princip ekvivalencije; eksperimentalno je testiran na više od dvanaest decimalnih mjesta točnosti.
Najvažnija posljedica načela ekvivalencije je da prostor ne može biti euklidski za sve promatrače. U zakrivljenom prostoru, kao što je iskrivljeni list, normalni zakoni geometrije ne vrijede uvijek. U zakrivljenom prostoru moguće je konstruirati trokut čiji zbroj kutova iznosi više ili manje od 180 stupnjeva, ili nacrtati dvije paralelne linije koje se sijeku. Specijalna teorija relativnosti postaje sve točnija kako zakrivljenost prostor-vremena ide na nulu; ako je prostor-vrijeme ravno, dvije teorije postaju identične. Način na koji materija zakrivljuje prostor izračunava se pomoću Einsteinovih jednadžbi polja, koje imaju oblik G = T; G opisuje zakrivljenost prostora, dok T opisuje raspodjelu materije.
Budući da je prostor zakrivljen, objekti u općoj teoriji relativnosti ne kreću se uvijek u ravnim linijama, kao što se lopta neće kretati pravocrtno ako je kotrljate u lijevak. Objekt koji slobodno pada uvijek će ići najkraćim putem od točke A do točke B, što nije nužno ravna crta; linija kojom putuje poznata je kao geodetska. Odstupanja od ravnih linija vidimo kao utjecaj “gravitacije” – Zemlja se ne giba pravolinijski jer Sunce iskrivljuje prostor-vrijeme u Zemljinoj blizini, tjerajući ga da se kreće po eliptičnoj orbiti.
Kako su gravitacijske sile i sile ubrzanja potpuno jednake, svi učinci na objekt koji se brzo kreće u specijalnoj relativnosti također se odnose na objekte duboko u gravitacijskim poljima. Objekt blizu izvora gravitacije emitirat će svjetlost pomaknutu Dopplerom, baš kao da juri. Čini se da će se objekti blizu gravitacijskih izvora također usporavati, a svako dolazno svjetlo će biti savijeno poljem. To može uzrokovati da jak izvor gravitacije savije svjetlost poput leće, dovodeći udaljene objekte u fokus; ovaj fenomen se često nalazi u astronomiji dubokog neba, gdje će jedna galaksija savijati svjetlost druge tako da se pojavljuje više slika.